关于自旋波介绍

[拼音]：zixuanbo

[外文]：spin waves

序磁性（铁磁、亚铁磁、反铁磁）体中相互作用的自旋体系由于各种激发作用引起的集体运动，称为自旋波或磁振子。正如固体中相互作用的原子体系由于各种激发作用引起的集体运动，称为点阵波（d性波）或声子一样。早期，自旋波的概念曾用来精确解释低温下铁磁体饱和磁化强度M S随温度上升而下降的规律。由大量具有未抵消自旋的原子组成的铁磁体，在T=0K时，由于交换作用所有自旋平行排列(完全有序)；当T≠0K时，热激发使铁磁体中出现部分自旋的反向，而自旋间的相互作用使反向的自旋不固定在某些原子上，而是在自旋体系中传播，形成自旋的集体运动。可以应用波动或准粒子来描述这种集体运动，分别称为自旋波或磁振子。在不考虑自旋波之间相互作用的条件下，理论计算得到低温下铁磁体的饱和磁化强度随温度变化的较为精确的关系为

这个律为许多实验所证实，并成为确定交换积分的主要实验方法之一。在将自旋波看成准粒子的磁振子体系时，这些磁振子具有能量啚ωk及动量啚k。ωk是相应的自旋波的（角）频率，k是其波矢，h＝2π啚是普朗克常数。序磁性体的自旋体系具有不同频率ωk和不同波矢k)的自旋波或不同能量啚ωk和不同动量啚k的磁振子。 由这些自旋波或磁振子分别组成自旋波谱或称磁振子谱。自旋波的频率ωk与波矢k或波数k的函数关系称为自旋波谱或频散关系，在│k│很大的情形下，对于铁磁体，ωk∝k2；对于反铁磁体，ωk∝k。

自旋波除上述的热激发外，还有其他的激发方法。例如，在铁磁共振中，在均匀恒定磁场作用下，利用均匀的高频磁场可激发k=0的自旋波(即一致进动)，亦可在薄膜中激发一定波数k的自旋波驻波，称为自旋波共振；利用非均匀的高频磁场可激发k≠0的自旋波（即非一致进动），k大的自旋波称为交换波；k小的自旋波称为静磁波；当 k很小以至其波长与样品线度相当时称为静磁模。在高功率铁磁共振中，当微波功率超过某临界值时，由于一致进动与自旋波的耦合，某种自旋波可被激发。此外利用光子或中子与磁振子的非d性散射也可激发自旋波。

自旋波的研究对于基础研究和实际应用都有重要意义。例如：自旋波的热激发是决定若干基本磁性随温度变化的重要因素；由材料中各种不均匀性引起的k＝0和k≠0的自旋波之间的散射是决定铁磁共振线宽的重要弛豫机制；利用铁氧体中激发和传播的静磁波可制成多种在微波技术中有用的静磁波器件（如延迟线、滤波器、信噪比增强器等）。

研究自旋波的实验方法是利用自旋波与其他物理现象或因素的相互作用，例如磁共振方法、光散射方法和中子散射方法等。

参考书目

1. 郭贻诚编著：《铁磁学》，高等教育出版社，北京，1965。
2. 李荫远、李国栋编：《铁氧体物理学》，修订版，科学出版社，北京，1978。
3. J.H. Collins and F.A. Pizzarello，International Journal of Electronics， Vol. 34， p 319. 1973.