Магнитоакустическая волна

Затухание магнитоакустических волн [c.391]

Отсутствие взаимности поверхностных магнитоакустических волн [c.397]

Рис. 6.11.1. Допустимая область (незаштрихованная) дисперсии для поверхностных магнитоакустических волн с учетом взаимодействия.

Рис. 6.11.2. Дисперсионные кривые для поверхностных магнитоакустических волн с взаимодействием при ортогональной ориентации исходного магнитного поля (в пренебрежении обменными силами) а=- -1—волны, бегущие вперед а = —1 — во,пны, бегущие назад.

В последние несколько лет для определения поверхности Ферми стали использоваться магнитоакустические явления, в частности геометрический резонанс ), Такие измерения особенно полезны потому, что они дают значение к/ для данного направления в к-пространстве, тогда как другими методами этот параметр непосредственно определить нельзя. Вместе с эффектом де Гааза — ван Альфена эти эффекты могут быть использованы для построения поверхности Ферми. Магнитоакустические методы используют тот факт, что при возмущении решетки звуковой волной происходит деформация зоны Бриллюэна, а также поверхности Ферми. Поэтому изменяется также и распределение заполненных электронных состояний. Однако, когда решетка возвраш,ается обратно в невозмущенное состояние, электроны могут прийти в равновесие с этим состоянием только в результате столкновений. Если время релаксации велико (длина свободного пробега I сравнима с длиной звуковой волны), то электроны не успевают прийти в равновесие раньше, чем произойдет следующее смещение решетки в данной точке. Таким образом, электроны смещаются относительно ионов решетки, нарушается зарядовая нейтральность и возникают градиенты электрического поля. [c.115]

Магнитоакустический резонанс. Описанный в предыдущем разделе геометрический резонанс наблюдается при распространении звуковых волн перпендикулярно магнитному полю. В этом случае отсутствует дрейфовое движение электронов в направлении распространения волны. Если волновой вектор звуковой волны не перпендикулярен магнитному полю, то в поглощении звука возникает явление, получившее название магнитоакустического резонанса. С целью качественного объяснения этого явления рассмотрим вначале случай замкнутых траекторий. Пусть волновой вектор электрона образует угол 9 с магнитным полем В, вдоль которого направлена ось г координатной системы. [c.212]

Такой магнитоакустический резонанс во многом аналогичен механизму циклотронного резонанса в металлах, но связан не с временной, а с пространственной периодичностью поля волны в металле. Можно сказать, что резонанс (33.41) представляет циклотронный резонанс на частоте, сдвинутой за счет эффекта Доплера. В самом деле, условие резонанса (33.41) можно записать в форме [c.213]

Замечательной особенностью магнитоакустического резонанса на открытых орбитах является то, что условие резонанса (33.44) выполняется одновременно для всех открытых орбит. Это связано с тем, что среднее за период Т смещение электронов в направлении оси у определяется только периодом обратной решетки. Следовательно, усреднение по различным открытым электронным орбитам не-размывает резонанс. Поэтому затухание звуковых волн, распространяющихся перпендикулярно магнитному полю и оси открытой поверхности Ферми, в условиях резонанса (33.44) будет особенно сильным. [c.214]

Дисперсионные кривые для всех типов волн, распространяющихся вдоль оси анизотропии ферромагнетика в магнитостатическом приближении изображены на рис. 14.4. Видно, что в данном случае имеется четыре дисперсионные ветви, что и следовало ожидать в соответствии с общими представлениями о связанных волнах. Ветвь I отвечает невзаимодействующей со спиновой системой продольной звуковой волне, а ветвь 3 — поперечной магнитоупругой волне с правой круговой поляризацией, слабо взаимодействующей со спиновой волной. Кривые 2 и 4 при к>кд отвечают взаимодействующим поперечной магнитоупругой волне с левой круговой поляризацией и спиновой волне. При как ситуация меняется на обратную — ветвь 2 соответствует спиновой волне, а ветвь 4 — звуковой. Волны 2 и часто называют связанными магнитоупругими волнами. Подчеркнем еще раз, что каждая из распространяющихся волн характеризуется при этом как упругими смещениями, так и магнитными моментами, причем, как следует из (3.2), доля магнитной части в упругой волне и доля механической части в спиновой особенно значительны (одного порядка) при со , (й)-- сО( (й), т. е. в области магнитоакустического резонанса. Таким образом, возбуждение звука с помощью магнитных колебаний и, наоборот, спиновых волн посредством механических колебаний наиболее эффективно при со (й) со, (й). Частот магнитоакустического резонанса, очевидно, две. Одна из них, низшая, практически совпадает с со(0) и для типичных параметров, используемых в эксперименте, составляет - 10 ГГц. Вторая частота лежит в области частот, близких к предельным частотам колебаний кристаллической решетки. Таким образом, явление магнитоакустического резонанса может быть использовано для генерации гиперзвука. [c.377]

Соответствующая дисперсионная кривая мало отличается от прямой линии с угловым коэффициентом Ст и лишь только для относительно малых волновых чисел (длинные волны). Наконец в случае магнитоупругих мод с левой поляризацией, описываемых уравнением (6.7.19) с верхними знаками, имеет место эффект магнитоакустического резонанса-, здесь следует рассмотреть несколько случаев. [c.385]

Фиг. 14.6. Мгновенные смещения ионов от равновесных положений в звуковой волне, существующие при наблюдении магнитоакустического эффекта.

Некоторую информацию о поверхности Ферми можно получить также путем измерения затухания звука в отсутствие магнитного поля. В этом случае мы не исследуем резонансный эффект, а просто вычисляем коэффициент затухания, предполагая, что оно вызвано лишь передачей энергии от волны к электронам. Если это действительно имеет место ), то затухание будет полностью определяться геометрией поверхности Ферми. Однако даже в лучшем случае получаемые таким способом сведения о геометрии поверхности имеют более сложный характер по сравнению с информацией об экстремальных площадях, даваемой эффектом де Гааза — ван Альфена или сведениями об экстремальных диаметрах, получаемыми по измерению магнитоакустического эффекта. [c.277]

В работе [9] для приема рэлеевских волн с поверхности металлических образцов использовался бесконтактный магнитный метод приема, основанный на магнитоакустическом эффекте, согласно которому при колебании поверхносги образца (под действием рэлеевской волны) в постоянном магнитном поле в образце возникают вихревые токи. Вихревые токи создают магнитное поле, меняющееся с частотой ультразвука. Последнее и используется для наведения э. д. с. в катушке приемника, помещаемой в непосредственной близости от поверхности образца. В принципе этот метод может быть использован и для возбуждения рэлеевских волн, так же как Bte описываемые в данном параграфе методы возбуждения (со всеми их особенностями) можно обратить и на случай приема. [c.13]

Этот эффект отчасти подобен магнитоакустическому эффекту с той разницей, что размер электронной орбиты сравнивается с толщиной ё плоского образца, а не с длиной волны звука. Если средняя длина свободного пробега электрона велика по сравнению с с1, радиочастотный импеданс образца имеет особенности, когда на толщине с1 помещается целое число электронных орбит, и осцилляции периодичны по Я, а не по 1/Я. Период определяется соотношением [c.219]

Оба приведенных выше примера распространения волн в неоднородной среде были рассмотрены Асано и Оно [1971]. В дополнение к двум этим примерам они рассмотрели также наклонное распространение магнитоакустической волны. Таниути и Вэй [1968] описали два примера распространения волн в однородной среде, а именно волн в движущемся газе и ионно-акустических волн. Используя метод сингулярных возмущений, они развили стройную теорию сведения данной системы уравнений в стандартной форме (ПА.12) без последнего члена, т. е. пренебрегая неоднородностью среды, к одному нелинейному уравнению в частных производных, причем это было сделано при предположениях слабой нелинейности, умеренности эффектов дисперсии и диссипации, а также большой длины волны. Ниже (приложение ИВ) для учета умеренной неоднородности мы обсудим теорию сведения в форме, предложенной Асано и Оно. [c.58]

Формулировка в 6.6 системы уравнений, линеаризованных относительно типичной однодоменной ферромагнитной фазы, вводит читателя в круг исследований взаимосвязанных магнитоупругих волн в непроводящих ферромагнетиках. Эффекты магнитоакустического резонанса, магнитоакустический эффект Фарадея и явление затухания магнитоупругих волн в упругих ферромагнетиках рассматриваются в 6.7—6.9 соответственно. Эти эффекты исследуются аналитически, в качестве иллюстраций приведены также графики, полученные численно. Они привлекают особенно большое внимание с точки зрения приложений в технике к таковым относятся сверхзвуковые генераторы, высокочастотные магнитострикционные преобразователи, усиление волн при помощи нелинейных взаимодействий, разработка волновых фильтров и линий задержки, анализ и синтез внутреннего магнитного поля и т. д. Еще более удивительно и загадочно поведение соответствующих поверхностных магнитоакустических волн, демонстрирующих отсутствие взаимности при распространении вдоль двух противоположных направлений ( 6.10 и 6.11), а также возможность представления движущихся ферромагнитных стенок в многодоменном упругом кристалле магнитоакустическими солитонными волнами ( 6.12 и 6.13). [c.334]

Указанные соображения и определили структуру книги. В ней обсуждаются акустические модели различных сред (жидкостей, газов, газожидкостных смесей, однородных и структурно-неоднородных твердых сред) и уравнения волн конечной амплитуды в таких средах. Качественный характер волнового процесса определяется сочетанием и конкуренцией нескольких факторов, таких, как нелинейность, диссипация, дисперсия, а в неодномерных случаях — также рефракция и дифракция, и в книге последовательно рассматривается влияние зтих факторов на эволюцию и взаимодействие акустических волн. В сущности, зто - книга о поведении слабонелинейных волн в сплошных средах. Исходя из такой общеволновой трактовки мы и выбирали материал книги, который все же не исчерпывает всего содержания нелинейной акустики. В частности, мы почти везде ограничиваемся рассмотрением продольных упругих волн (т.е. собственно акустикой) и не рассматриваем злектро- и магнитоакустических процессов. При зтом мы стараемся избегать сложных математических схем, используя по возможности упрощенные модели и феноменологические подходы. Заметим, что, хотя основу книги составляют вопросы теории, мы везде, где зто возможно, приводим количественные оценки и данные зкспериментов, пытаясь дать читателю представление о параметрах и возможностях реализации рассматриваемых процессов. [c.4]

В работах [99—101] для возбуждения рэлеевских волн использовался бесконтактный магнитный метод, основанный на магнитоакустическом эффекте. В этом методе электрический сигнал звуковой частоты подается на специальную магнитную катушку, расположенную у поверхности образца и на-водяш ую на ней периодические в пространстве вихревые токи. Для этого, конечно, образец должен быть из металла или на его поверхность должна быть нанесена металлическая пленка. Вблизи поверхности образца имеется епце и постоянное магнитное поле. Взаимодействие вихревых токов с этим полем приводит к колебаниям поверхности и возбуждению рэлеевской волны. В работе [102] данный метод был использован для приема рэлеевских волн с поверхности металлических образцов. [c.98]

Описанная выше сильная нелинейность упругой подсистемы имеет место в широком диапазоне частот, т. е. носит нерезонансный характер. Столь же сильное увеличение нелинейных свойств упругой подсистемы, обусловленное влиянием спиновой подсистемы, существует в кристаллах железо-иттриевого граната и марганец-цинковой шпинели в окрестности магнитоакустического резонанса [25]. На рис. 14.5 представлена наблюдавшаяся в работе [25] зависимость амплитуды первого прошедшего через кристалл импульса сдвиговой упругой волны, распространяющейся вдоль направления [ООП кристалла железо-иттриевого граната, и амплитуды второй гармоники упругой волны от слабого внешнего магнитного поля Я ". Частота волны составляла 30 МГц. Видно, что в окрестности резонанса, сильно уширенного вследствие малости Я , наблюдается увеличение как поглощения звука, так и амплитуды второй гармоники акустической волны. Оба этих эффекта обусловлены сильной связью, существующей между упругой и магнитной подсистемами вблизи резонанса (в данном случае имеется более полная аналогия с акустоэлектронными поглощением и нелинейностью). На рис. 14.6 показана зависимость эффективного нелинейного параметра Г для генерации второй гармоники от величины магнитного поля, рассчитанная по экспериментальным зависимостям рис. 14.5 с учетом затухания основной волны. Видно, что в окрестности резонанса значение Г возрастает на 2—3 порядка по сравнению с величиной нелинейного параметра вдали от резонанса Гр. Качественно похожие результаты наблюдались и для марга-нец-цинковой шпинели. [c.381]

Частота магнитоакустического резонанса со имеет порядок 10 ° с- для типичных упругих ферромагнетиков, таких, как иттрий-железный гранат, а величина к очень хорошо попадает в первую зону Бриллюэна динамики решеток ), которая допускает континуальное рассмотрение. 06-Рис. 6.7.1. Качественный график дисперси- ласть перекрытия ОКОЛО онного уравнения для магнитоупругих волн лежит в ВЫСОКО- [c.386]

При произвольном направлении волнового распространения в некоторых сильно анизотропных материалах спиновые волны могут взаимодействовать с другими упругими модами. Соответствующая очень большая дисперсия в области перекрытия была экспериментально обнаружена Померанцем [Pomerantz, 1961]. Влияние вязкопластичности на магнитоакустический резонанс исследовалось в работе [Fomethe, Maugin, 1982]. [c.389]

У1агнитоакустический дихроизм. Дихроизм в электромагнитной оптике — это эффект различия поглощения света при разном направлении его распространения. Аналогичный эффект, который можно назвать магнитоакустическим дихроизмом, существует и в упругих ферромагнетиках, так как поглощение магнитоупругих волн зависит от направления волнового магнитного поля Но. [c.394]

Пиппард [339] способствовал также развитию магнитоакустического метода определения поверхностей Ферми. Это произошло в результате его остроумной интерпретации наблюдавшихся Бёмме-лем [54] осцилляций поглощения ультразвуковых волн, проходящих через тонкий кристалл, при изменении магнитного поля. Он предположил, что поглощение увеличивается тогда, когда размер классической электронной орбиты совпадает с нечетным числом половин длин звуковых волн, и что период, следовательно, соотносится с диаметром ПФ. [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...