МАГНИТОСТАТИ́ЧЕСКИЕ ВО́ЛНЫ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МАГНИТОСТАТИ́ЧЕСКИЕ ВО́ЛНЫ, волны в магнитоупорядоченных веществах, связанные с колебаниями намагниченности $\boldsymbol M$, спектр которых определяется взаимодействием намагниченности с порождаемым ею магнитостатич. полем напряжённостью $\boldsymbol H^{(м)}$ (магнитостатич. взаимодействие). М. в. существуют в диапазоне длин волн $\sqrt{2\pi A/M^2_S} \ll \lambda \ll 2\pi c/ω \sqrt{ε}$, где $A$ – параметр обменного взаимодействия, $M_s$ – намагниченность насыщения, $ε$ – диэлектрич. проницаемость среды, $c$ – скорость света, $ω$ – собственная частота магнитостатических волн.
Для описания свойств М. в. используют уравнение Ландау – Лифшица, в которое входит $\boldsymbol H^{(м)}$ и постоянное стороннее магнитное поле напряжённостью $\boldsymbol H$: $$\boldsymbol {\dot M} =–γ[\boldsymbol M, \boldsymbol H+\boldsymbol H^{(м)}]$$ ($γ$ – магнитомеханическое отношение), и уравнения магнитостатики (при отсутствии сторонних токов): $$\textrm{rot}\,\boldsymbol H^{(м)}=0,\quad \textrm{div}\, \boldsymbol H^{(м)}=4πρ_м,$$ где $ρ_м=-\textrm{div}\, \boldsymbol M$ – плотность объёмных магнитостатич. «зарядов» (по аналогии с электростатикой). В ограниченных средах на границах учитывают также непрерывность тангенциальной и нормальной к поверхности образца составляющих напряжённости $\boldsymbol H^{(м)}$ и индукции магнитного поля $\boldsymbol B=\boldsymbol H^{(м)}+4π\boldsymbol M$ соответственно. Этим учитываются поверхностные «заряды» $σ_м=-\boldsymbol n \boldsymbol M$, где $\boldsymbol n$ – единичный вектор нормали к поверхности раздела. Т. о., поля, обусловливающие свойства М. в., отличны от нуля только при $ρ_м≠0$ и $σ_м≠0$.
В безграничной среде закон дисперсии M. в. (зависимость частоты $ω$ от волнового вектора $\boldsymbol k$) не зависит от $k$, а зависит только от угла между векторами $\boldsymbol M$ и $\boldsymbol k$ . Частоты этих волн лежат в диапазоне $ω_H \leqslant ω \leqslant \sqrt{ω_H(ω_H+ω_M)}$, где $ω_H=γH$, $ω_M\leqslant γ4πM_s$.
В плёнках (пластинах) в зависимости от взаимной ориентации векторов $\boldsymbol k$ и $\boldsymbol H$ существуют поверхностные и внутриобъёмные М. в. Последние подразделяются на прямые внутриобъёмные и обратные внутриобъёмные М. в. Все М. в. распространяются вдоль поверхности плёнки. Прямые внутриобъёмные М. в. возникают при $\boldsymbol H|| \boldsymbol n$ и существуют в диапазоне частот $Ω_H \lt ω\lt Ω_{1H}=\sqrt{Ω_H^2+Ω_H Ω_M}$, где $Ω_Н=ω_H-ω_M$; их собств. частоты растут с ростом $𝑘$ , так что их групповая скорость $\partial ω/\partial 𝑘 \gt 0$. Обратные внутриобъёмные М. в. возникают при $\boldsymbol H⟂ \boldsymbol n$ и существуют в диапазоне частот $ω_H \leqslant ω \leqslant ω_{1H}=\sqrt{ω_H^2+ω_H ω_M}$; их собств. частоты уменьшаются с увеличением $𝑘$ и групповая скорость отрицательна. Поверхностные М. в. (т. н. волны Деймона и Эшбаха) существуют в касательно намагниченной плёнке в области частот $ω_{1H} \leqslant ω \leqslant ω_{2H}=ω_H+1/2$.
М. в. возникают также в магнитоупорядоченных стержнях, а магнитостатич. колебания (т. н. моды Уокера) – в малых частицах.
М. в. могут взаимодействовать со спиновыми и звуковыми волнами. Затухание М. в. зависит от конкретных свойств магнитных материалов. Наилучшими в этом отношении являются плёнки иттриевого феррита-граната, где затухание может составлять 15–25 дБ/мкс. Для возбуждения и приёма М. в. применяют микрополосковые линии. М. в. перспективны для использования в устройствах обработки СВЧ-сигналов.