
【计】 ferro-resonant computing
determine; iron; unalterable; weapon
【医】 Fe; ferri; ferrum; iron; mars; sidero-
【经】 iron
resonance; sympathetic vibration; syntony
【化】 resonance; resonant vibration
calculate; compute; cast; count; figure up; calculation; computation
【计】 calc; calculating; computing; tallying
【经】 calculate; calculation; computation; computing element; reckon
reckoning
铁共振计算(Ferromagnetic Resonance Calculation)是磁性材料研究中的关键理论工具,主要用于分析铁磁体在交变磁场作用下的动态响应特性。其核心原理基于铁磁共振现象,即当外加微波频率与材料内部磁矩进动频率一致时,系统能量吸收达到峰值的物理效应。
在数学框架中,该计算通常涉及求解Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程: $$ frac{dboldsymbol{M}}{dt} = -gammaboldsymbol{M} times boldsymbol{H}_{text{eff}} + frac{alpha}{M_s}boldsymbol{M} times frac{dboldsymbol{M}}{dt} $$ 其中$gamma$为旋磁比,$alpha$为阻尼系数,$Ms$为饱和磁化强度。该方程完整描述了磁矩$boldsymbol{M}$在有效场$boldsymbol{H}{text{eff}}$作用下的动力学行为。
主要应用领域包括:
典型计算流程涵盖:
权威参考文献建议查阅:
铁磁共振(Ferromagnetic Resonance, FMR)是铁磁材料在特定磁场和微波频率下发生的能量吸收现象。其计算涉及经典和量子理论的结合,以下是关键概念和公式的详细解释:
经典理论
磁矩(mathbf{M})在恒磁场(mathbf{B_0})中绕其方向进动,进动角频率为:
$$omega_0 = gamma B_0$$
其中(gamma)为旋磁比((gamma = frac{gmu_B}{hbar}),(g)为朗德因子,(mu_B)为玻尔磁子)。
当外加微波磁场频率(omega)与(omega_0)相等时,系统吸收能量维持进动,即发生共振。
量子理论
电子自旋磁矩在磁场中分裂为塞曼能级,能量差为:
$$Delta E = hbaromega = gmu_B B_0$$
当微波光子能量(hbaromega)等于(Delta E)时,发生共振跃迁。
共振磁场与频率关系
由经典公式可得:
$$B_0 = frac{omega}{gamma}$$
或结合量子理论:
$$B_0 = frac{hbaromega}{gmu_B}$$
实验中通常固定微波频率(omega),调节(B_0)寻找共振点。
旋磁比与玻尔磁子
线宽定义
共振吸收谱线半高宽(Delta B)反映材料阻尼特性,与弛豫时间(tau)相关:
$$Delta B approx frac{1}{gammatau}$$
线宽越小,材料损耗越低。
复数磁导率
磁导率(mu = mu' + imu''),其中虚部(mu'')表征能量损耗,实部(mu')对应能量储存。
铁磁共振计算的核心是确定共振磁场(B_0)与微波频率(omega)的关系,并分析线宽(Delta B)以评估材料性能。经典理论与量子理论分别从宏观进动和微观能级跃迁角度解释了共振机制。实验中需结合公式与实测数据,通过调节参数验证理论模型。
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