Баухаус Архитектура Москвы Явление радиоактивности испытания ядерного оружия Физика твердого тела

Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется увеличением энергии кулоновского отталкивания протонов. В тяжелых ядрах связь между нуклонами ослабевает, а сами ядра становятся менее прочными. В случае стабильных легких ядер, где роль кулоновского взаимодействия невелика, числа протонов и нейтронов Z и N оказываются одинаковыми

Причины образования доменов

    Ландау и Лифшиц показали, что образование доменной структуры является следствием конкуренции нескольких вкладов в полную энергию ферромагнетика. А именно, 1) - обменной энергии - Uобм, 2) - энергии кристаллографической анизртропии - UK, 3) - энергия магнитострикционной деформации - , 4) - магнитоупругой энергии , 5) - магнитостатической энергии - U0, 6) - магнитной энергии - UM.

U = Uобм + UK + + + U0 + UM.

(14.2)

1) Обменная энергия. Этот вкдад определяется выражением

,

(14.3)

где Jij - обменный интеграл
Минимуму Uобм в ферромагнетике соответствует состояние однородной намагниченности. Единая энергетическая система (ЕЭС) РФ Российская энергетика сегодня - это порядка 600 тепловых, 100 гидравлических и 9 атомных электростанций. Функционирует несколько электростанций, использующих в качестве первичного источника солнечную, ветровую, гидротермальную, приливную энергию, но доля производимой ими энергии очень мала по сравнению с тепловыми, атомными и гидравлическими станциями (не превышает 1% от суммарно вырабатываемой энергии в ЕЭС РФ).

Рис. 14.2
Рис.14.2. Анизотропия намагничения в альфа -Fe, Ni, Co

2) Энергия кристаллической магнитной анизотропии (или магнитокристальная энергия) - UK. В кристаллах могут быть направления легкого и трудного намагничения.Например, в оцк альфа -Fe [100] - направление легкого, а [111] - трудного намагничения, однако в гцк Ni - ситуация обратная (рис. 14.2). Для гексагонального Со ось "легкая" ось совпвдает с с-осью [1000] (кривая а), а "трудное" направление лежит в базовой плоскости (кривая б)

Рис. 14.3
Рис.14.3. Асимметрия перекрытия распределений электронов

    Причина - анизотропия в перекрытии электронных орбит (рис.14.3). Вследствие спин-орбитального взаимодействия, распределение заряда - сфероид, а не сфера. Асимметрия в зарядовом распределении обусловлена симметрией кристалла, но также "отслеживает" ориентацию спина за счет L-S-взаимодействия. Вращение направления спина относительно кристаллографических осей изменяет обменную энергию, а также энергию электростатического взаимодействия зарядов в соседних парах атомов. Оба эффекта дают вклад в энергию анизотропии.
    Энергия анизотропии в одноосном кристалле может быть представлена в виде ряда

,

(14.4)

где альфа = cos phi - направляющий косинус магнитного момента М относительно выделенной оси. Нечетные степени по альфа не включаются, т.к. направления альфа и -альфа эквивалентны, Кn - константы кристаллографической анизотропии, не зависят от альфа и определяются из эксперимента. В большинстве случаев достаточно взять три члена:

UK = K0 + K1cos2phi + K2cos4phi.

(14.5)

При К1 < 0, K2 = 0 получаем ферромагнетик с легкой осью, поскольку min (UK) соответствует phi = 0.
Для кубического кристалла, энергия анизотропии (комбинация альфа 12 + альфа 22 + альфа 32 teqv1)

UK = K0 + K1(альфа12альфа22 + альфа22альфа32 + альфа32альфа12) + K2альфа12альфа22альфа32.

(14.6)

Константы магнитоупругой анизотропии (в эрг/см3):
Fe - K1 = 4.6·105, K2 = 1.5·105
Ni - K1 = -5·104, K2 = 2.3·104
Co - K1 = 4.1·106, K2 = 1.0·106

Такая зависимость удельной энергии связи от массового числа делает энергетически возможными два процесса: 1) деление тяжелых ядер на несколько более легких ядер и 2) слияние (синтез) легких ядер в одно ядро. Оба процесса должны сопровождаться выделением большого количества энергии
Радиоактивность Воздействие радиации на человека