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磁疇是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞。
關於中國文字的起源[1]主要有兩種觀點:起源於刻畫符號和「圖畫文字」起源說[2]。我們現在已知的最早的文字是安陽殷墟出土的甲骨文。
名詞解釋
磁疇(Magnetic Domain),理論是用量子理論從微觀上說明鐵磁質的磁化機理。所謂磁疇,是指鐵磁體材料在自發磁化的過程中為降低靜磁能而產生分化的方向各異的小型磁化區域,每個區域內部包含大量原子,這些原子的磁矩都像一個個小磁鐵那樣整齊排列,但相鄰的不同區域之間原子磁矩排列的方向不同,如概述圖所示。各個磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。宏觀物體一般總是具有很多磁疇,這樣,磁疇的磁矩方向各不相同,結果相互抵消,矢量和為零,整個物體的磁矩為零,它也就不能吸引其它磁性材料。也就是說磁性材料在正常情況下並不對外顯示磁性。只有當磁性材料被磁化以後,它才能對外顯示出磁性。
分子或原子是構成物質材料的基元,基元中電子繞着原子核的運轉形成了電流,該電流產生的磁場,使每個基元都相當於一個微小的磁體,由大量基元組成一個集團結構,集團中所有基元產生的磁場都同方向整齊排列,這樣的集團叫做磁疇。在居里溫度以下,在大塊鐵磁性或亞鐵磁性(見鐵氧體)單晶體(或多 晶體中的晶粒)中,形成很多小區域,每個區域內的原子磁矩沿特定的方向排列,呈現均勻的自發磁化。但是在不同的區域內,磁矩的方向不同,使得晶體總的磁化強度為零。這種自發磁化的小區域也稱為磁疇。
在鐵磁性物質內部,由於原子的磁矩不等於零,每一個原子的表現就好似微小的永久磁鐵。假設聚集於一個小區域的原子,其磁矩都均勻地同向平行排列,則稱這小區域為磁疇或外斯疇(Weiss domain)。使用磁力顯微鏡(magnetic force microscope),可以觀測到磁疇。
磁疇的種類分為:
a)單獨磁疇。
b)兩個異向磁疇。
c)多個磁疇,最小能量態。
磁疇所生成的磁場以帶箭頭細曲線表示。磁化強度以帶箭頭粗直線表示。
三種鐵磁性物質:純鐵、硅鐵和鈷,磁疇結構如圖2。純鐵(圖2a)的磁疇結構為迷宮形狀,硅鐵(圖2b)則是針葉形狀,鈷(圖2c)的磁疇結構與純鐵和硅鐵都不相同。
磁疇的形狀、尺寸、磁疇壁的厚度由交換能、退磁場能、磁晶各向異性能及磁彈性能來決定。平衡狀態的磁疇結構,應具有最小的能量。
原理簡析
在鐵磁質中相鄰電子之間存在着一種很強的「交換耦合」作用,在無外磁場的情況下,它們的自旋磁矩能在一個個微小區域內「自發地」整齊排列起來而形成自發磁化小區域,稱為磁疇。在未經磁化的鐵磁質中,雖然每一磁疇內部都有確定的自發磁化方向,有很大的磁性,但大量磁疇的磁化方向各不相同因而整個鐵磁質不顯磁性。如圖3所示。
磁疇的存在是能量極小化的後果。這是物理學家列夫·朗道和葉津·李佛西茲(Evgeny Lifshitz)提出的點子。假設一個鐵磁性長方體是單獨磁疇(圖3a),則會有很多正磁荷與負磁荷分別形成於長方塊的頂面與底面,從而擁有較強烈的磁能。假設鐵磁性長方塊分為兩個磁疇(圖3b),其中一個磁疇的磁矩朝上,另一個朝下,則會有正磁荷與負磁荷分別形成於頂面的左右邊,又有負磁荷與正磁荷相反地分別形成於底面的左右邊,所以,磁能較微弱,大約為圖3a的一半。假設鐵磁性長方塊是由多個磁疇組成,如圖3c所示,則由於磁荷不會形成於頂面與底面,只會形成於斜虛界面,所有的磁場都包含於長方塊內部,磁能更微弱。這種組態稱為「閉磁疇」(closure domain),是最小能量態。
當鐵磁質處於外磁場中時,那些自發磁化方向和外磁場方向成小角度的磁疇其體積隨着外加磁場的增大而擴大並使磁疇的磁化方向進一步轉向外磁場方向。另一些自發磁化方向和外磁場方向成大角度的磁疇其體積則逐漸縮小,這時鐵磁質對外呈現宏觀磁性。當外磁場增大時,上述效應相應增大,直到所有磁疇都沿外磁場排列達到飽和。由於在每個磁疇中個單元磁矩已排列整齊,因此具有很強的宏觀磁性。
參考文獻
- ↑ 中國漢字是怎樣起源的?源始於殷商?文字有600年的歷史?,搜狐,2022-09-15
- ↑ 揭秘中國最古老的文字是來源圖畫還是記號?,搜狐,2017-06-05