海森堡鐵磁理論英文解釋翻譯、海森堡鐵磁理論的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 Heisenberg theory of ferromagnetism

分詞翻譯：

海的英語翻譯：

a great number of; brine; extra large; fishpond; sea
【法】 mare; ocean; sea

森的英語翻譯：

dark; full of trees; gloomy; in multitudes

堡的英語翻譯：

fort; fortress

鐵磁的英語翻譯：

【電】 ferromagnetic

理論的英語翻譯：

frame of reference; theoretics; theorization; theory
【化】 Rice-Ramsperger-Kassel theoryRRK; theory
【醫】 rationale; theory

專業解析

海森堡鐵磁理論（Heisenberg Ferromagnetism Theory）是量子力學框架下解釋鐵磁材料自發磁化的核心理論，由德國物理學家維爾納·海森堡于1928年提出。該理論通過引入“交換相互作用”（Exchange Interaction）這一量子力學概念，闡明了鐵磁體中原子自旋有序排列的微觀機制。

一、理論核心：交換相互作用

海森堡提出，相鄰原子的電子自旋之間存在各向同性的量子力學相互作用，其能量可表示為哈密頓量： $$ mathcal{H} = -J sum_{langle i,j rangle} mathbf{S}_i cdot mathbf{S}_j $$ 其中：

$J$ 為交換積分（Exchange Integral），決定相互作用強度（$J>0$ 時自旋平行排列，對應鐵磁性）；
$mathbf{S}_i, mathbf{S}_j$ 是相鄰原子 $i,j$ 的自旋算符；
$langle i,j rangle$ 表示僅考慮最近鄰原子對。

該模型稱為海森堡模型（Heisenberg Model），是統計物理中研究磁有序的基礎框架。

二、物理意義與突破

經典理論的局限
傳統分子場理論（如外斯理論）無法解釋鐵磁性起源，僅将磁化歸因于假想“分子場”。

量子力學本質
海森堡首次揭示鐵磁性源于電子波函數重疊導緻的交換能（Exchange Energy），其大小取決于自旋相對取向。平行自旋因泡利不相容原理降低電子庫侖排斥，使體系能量最低（$J>0$）。

臨界溫度預言
理論推導出居裡溫度 $T_c$ 與交換積分的關系：$k_B T_c propto J z$（$z$ 為配位數），解釋了鐵磁-順磁相變。

三、中英文術語對照

中文術語	英文術語
交換相互作用	Exchange Interaction
自旋算符	Spin Operator
交換積分	Exchange Integral
海森堡模型	Heisenberg Model
居裡溫度	Curie Temperature
量子漲落	Quantum Fluctuations

四、現代應用與拓展

海森堡理論奠定了強關聯電子體系研究的基礎，後續發展為：

巡遊電子模型（Stoner Model）解釋能帶磁性；
自旋波理論描述低溫磁激發；
密度泛函理論（DFT）計算材料交換參數。

權威參考文獻：

海森堡原始論文：W. Heisenberg, "Zur Theorie des Ferromagnetismus", Z. Physik 49, 619 (1928).
經典綜述：P. W. Anderson, "Concepts in Solids", World Scientific (1991), Chapter 2.
現代教材：S. Blundell, "Magnetism in Condensed Matter", Oxford University Press (2001).

網絡擴展解釋

海森堡鐵磁理論是量子力學框架下解釋鐵磁性的重要模型，由物理學家維爾納·海森堡于1928年提出。以下是其核心内容：

1.理論基礎與模型

海森堡認為，鐵磁性的本質源于相鄰原子間電子的量子交換相互作用。這種作用導緻自旋傾向于平行排列，從而形成宏觀磁化。其數學模型以海森堡哈密頓量為基礎： $$ H = -sum{i<j} J{ij} vec{S}_i cdot vec{S}_j $$ 其中，$vec{S}_i$和$vec{S}j$是第$i$、$j$個原子的自旋算符，$J{ij}$為交換積分，決定相互作用的強度（$J>0$時為鐵磁性，$J<0$時為反鐵磁性）。

2.與經典模型的區别

各向同性：海森堡模型中自旋可在任意方向自由取向，而經典伊辛模型僅允許自旋沿固定軸（如$z$軸）取向，哈密頓量為$H = -sum J_{ij} S_i^z S_j^z$。
量子效應：海森堡模型引入了量子交換能，這是純量子現象，無法用經典磁矩相互作用解釋。

3.物理意義

交換能來源于電子波函數的交換對稱性：當兩個電子交換位置時，系統能量會因波函數對稱性（泡利不相容原理）而變化。這種能量差驅動自旋平行排列，形成鐵磁有序态。

4.理論意義與應用

海森堡模型為理解磁性材料（如鐵、钴、鎳）的微觀機制奠定了基礎，并成為凝聚态物理中研究相變、自旋波等現象的标準模型。後續研究擴展至摻雜系統、低維材料（如二維磁性材料）等領域。

如需進一步了解數學推導或實驗驗證，可參考量子力學教材或凝聚态物理專題文獻。