Большая советская энциклопедия - магнитная анизотропия

Магнитная анизотропия, неодинаковость магнитных свойств тел по различным направлениям. Причина М. а. заключается в анизотропном характере магнитного взаимодействия между атомными носителями магнитного момента в веществах. В изотропных газах, жидкостях, поликристаллических твердых телах М. а. в макромасштабе не проявляется. Напротив, в монокристаллах М. а. приводит к большим наблюдаемым эффектам, например к различию величины магнитной восприимчивости парамагнетиков вдоль различных направлений в кристалле. Особенно велика М. а. в монокристаллах ферромагнетиков, где она проявляется в наличии осей легкого намагничивания, вдоль которых направлены векторы самопроизвольной намагниченности Js ферромагнитных доменов. Мерой М. а. для данного направления в кристалле является работа намагничивания внешнего магнитного поля, необходимая для поворота вектора Js из положения вдоль оси наиболее легкого намагничивания в новое положение — вдоль внешнего поля. Эта работа при постоянной температуре определяет свободную энергию М. а. Faн для данного направления (см. Ферромагнетизм). Зависимость Faн от ориентации Js в кристалле определяется из соображений симметрии. Например, для кубических кристаллов: , где a1, a2, a3 — направляющие косинусы Js относительно осей кристалла 100 (рис.), K1 — первая константа естественной кристаллографической М. а. Величина и знак ее определяются атомной структурой вещества, а также зависят от температуры, давления и т.п. Например, в железе при комнатной температуре K1 Магнитная анизотропия 105 эрг/см3 (104 дж/м3), а в никеле K1 Магнитная анизотропия —104 эрг/см3 (—103 дж/м3). С ростом температуры эти величины уменьшаются, стремясь к нулю в Кюри точке. У антиферромагнетиков, ввиду наличия у них не менее двух магнитных подрешеток (J1 и J2), имеется, по крайней мере, две константы М. а. Для одноосного антиферромагнитного кристалла Fан записывается в виде (z — направление оси М. а.). Значения констант а и b того же порядка, что и у ферромагнетиков. У антиферромагнетиков наблюдается большая анизотропия магнитной восприимчивости c; вдоль оси легкого намагничивания c стремится с понижением температуры к нулю, а в перпендикулярном к оси направлении (ниже Нееля точки) c не зависит от температуры. Экспериментально константы М. а. могут быть определены из сопоставления значений энергии М. а. для различных кристаллографических направлений. Другой метод определения констант М. а. сводится к измерению моментов вращения, действующих на диски из ферромагнитных монокристаллов во внешнем поле (см. Анизометр магнитный), так как эти моменты пропорциональны константам М. а. Наконец, эти константы можно определить графически по площади, ограниченной кривыми намагничивания ферромагнитных кристаллов и осью намагниченности, ибо эта площадь также пропорциональна константам М. а. Значения констант М. а. могут быть определены также из данных по электронному парамагнитному резонансу (для парамагнетиков), по ферромагнитному резонансу (для ферромагнетиков) и по антиферромагнитному резонансу (для антиферромагнетиков). Вследствие магнитострикции в магнетиках наряду с естественной кристаллографической М. а. наблюдается также магнитоупругая анизотропия, которая возникает при наложении на образец внешних односторонних напряжений. В поликристаллах, при наличии в них текстуры магнитной или текстуры кристаллографической, также проявляется М. а. Лит.: Акулов Н. С., Ферромагнетизм, М. — Л., 1939; Бозорт Р, Ферромагнетизм, перевод с английского, М., 1956; Вонсовский С. В. и Шур Я. С., Ферромагнетизм, М. — Л., 1948; Вонсовский С. В., Магнетизм, М, 1971. С. В. Вонсовский.