磁化鐵和鋼來(lái)研究磁場(chǎng)強(qiáng)度-磁化鐵實(shí)驗(yàn)顯微鏡

  鐵的性質(zhì)
  可以通過(guò)磁化鐵和鋼來(lái)研究磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小。硬鋼一旦被磁化就會(huì)一
直保持磁性。軟鐵很容易被磁化，但是當(dāng)激勵(lì)磁場(chǎng)去掉后它的磁性也會(huì)消
失。一塊軟鐵沒(méi)有明顯的磁性，不能單獨(dú)吸起磁針或表現(xiàn)得像磁鐵一樣。
  電磁學(xué)中最偉大的突破是發(fā)現(xiàn)了電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)也會(huì)
誘導(dǎo)磁場(chǎng)中的導(dǎo)體產(chǎn)生電流。這些發(fā)現(xiàn)的擴(kuò)展是，兩個(gè)電流系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生各
自的磁場(chǎng)并且相互作用，就像永磁體那樣產(chǎn)生相互作用力。
  電子的發(fā)現(xiàn)給人們展現(xiàn)了一幅從電子流角度考慮電流的畫(huà)面。這個(gè)發(fā)
現(xiàn)確實(shí)意味著一套連貫的理論整合到一起，并且有很強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力。這引
發(fā)了一個(gè)問(wèn)題，鐵條里的電子能不能被激活來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。對(duì)鐵原子和其他
金屬原子結(jié)構(gòu)的詳細(xì)研究表明，實(shí)際上是鐵晶格中的電子自旋產(chǎn)生磁場(chǎng)。
  此外，如果要觀察到強(qiáng)大的外部效應(yīng)，需要控制電子自旋在空間中的
分布。這確實(shí)發(fā)生了’．但成分不多。貝特的研究發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)原子參量落
人某個(gè)范圍，電子自旋才會(huì)自發(fā)地取向一致。熱力學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，無(wú)論何時(shí)
只要較低的能態(tài)空閑．那么其自然特性會(huì)優(yōu)先占領(lǐng)它。
  鐵、鈷、鎳都是主要的鐵磁性材料。非鐵磁性材料對(duì)磁場(chǎng)力展示出很
微弱的反應(yīng)，加強(qiáng)或排斥磁場(chǎng)力。這種順磁性和抗磁性對(duì)物理理論是很重
要的，但沒(méi)有很大的工程意義。
  鐵磁疇
  介紹這樣一種觀點(diǎn)：鐵的晶格中電子自旋會(huì)自發(fā)平行排列，產(chǎn)生一個(gè)
強(qiáng)大的整體定向協(xié)調(diào)的磁場(chǎng)，那為什么在鐵條附近找不到明顯的磁場(chǎng)?如果
把鐵描述成一組自發(fā)耦合電子自旋。這些耦合自旋會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，在
與地球磁場(chǎng)相互作用時(shí)它應(yīng)該尋找南北極。

  能量?jī)?chǔ)存
  物理學(xué)中一個(gè)普遍原則：物質(zhì)的自然屬性任何時(shí)候都會(huì)趨向于一個(gè)能
被發(fā)現(xiàn)的更低的能量狀態(tài)(“我們?nèi)祟愂堑湍軕B(tài)嗎?如果不是為什么我們會(huì)
在這里?”)。我們知道，電子自旋平行排列產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)部自發(fā)磁場(chǎng)，對(duì)
能量存儲(chǔ)是有影響的。所有的電子自旋平行排列會(huì)導(dǎo)致晶格變形：在整體
磁化方向上，晶格會(huì)變長(zhǎng)，這稱作磁致伸縮效應(yīng)。稍后我們將會(huì)把它當(dāng)作
一種實(shí)際效應(yīng)來(lái)考察。

(本文由上海光學(xué)儀器廠編輯整理提供, 未經(jīng)允許禁止復(fù)制http://www.sgaaa.com)