Магнітної анізотропії - залежність магн. властивостей (у вузькому сенсі - намагніченості) від виділеного напрямку в зразку (магнетику). Існують разл. види М. а. Залежність намагніченості від її напрямки щодо крісталлографіч. осей в кристалах зв. природної кристалографічної М. а. Крім того, М. а. може виникати внаслідок магнитоупругих деформацій, при наявності зовн. або внутр. напруг (наведена М. а.), а також з-за анізотропії форми зразка. М. а. істотно впливає на процеси намагнічування п перемагничивания. на магнітну доменну структуру п ін. властивості магнетиків.
Енергію крісталлографіч. М. а. однорідно намагніченої феромагнетика можна записати у вигляді
де - напрямні косинуси вектора спонтанної намагніченості M. а р. q. r - цілі числа. Коеф. Кpar (р + q + r = 2n) наз. константою М. а. порядку п. В теорії М. а. часто використовується замість (1) розкладання по сферич. гармоникам. Конкретний вид вираження (1) і число лінійно незалежних коеф. Kpqr при даному п повністю визначаються симетрією кристала. Константи М. а. є ф-ціями зовн. параметрів: темп-ри Т. тиску Р і т. д.
З (1) випливає, чтоімеет мінімуми і максимуми при певних значеннях. Відповідні напрямки зв. осями легкого намагнічування (ОЛН) і важкого намагнічування. За відсутності зовн. магн. поля Н вектор спонтанної намагніченості М (всередині домену) спрямований по ОЛН. В поле Н він повертається, наближаючись до напрямку поля зі зростанням його величини. Критич. значення Н = НA. при яких М встановлюється по H при намагнічуванні в важких напрямках, наз. полями анізотропії. Значення НА пов'язані з константами М. а. Так, для кристала кубич. сингонії при намагнічуванні вздовж осі [110], а також для кристалів гексагональної сингонії HA = 2K / M. Типові криві намагнічування монокристалла Fe з об'емноцентрірованной кубич. гратами наведені на рис. 1.
Константи М. а. можуть бути визначені з фіз. даних: 1) по площі кривих намагнічування для різних крісталлографіч. напрямків; 2) по вимірюванню крутять моментів в анізометрі магнітному; 3) згідно із законом наближення магнетика до стану магн. насичення (в полікристалах); 4) по частоті феромагнітного резонансу. У деяких випадках (рідкоземельні метали) можна використовувати зв'язок констант М. а. з анізотропією парамагн. сприйнятливості. Значення Кп визначені для більшості магн. матеріалів в широкому інтервалі темп-р. На рис. 2 наведені К1 (Т) і К2 (Т) для Fe [на відміну від визначення (1) нумерація констант М. а. тут дана в порядку їх слідування, без урахування констант, що звертаються в нуль з умов симетрії]. М. а. в Феррі-магнетиках, антиферромагнетиках і слабких феромагнетиках (див. Феримагнетизм, Слабкий феромагнетизм) має зазвичай більш складний характер, ніж у феромагнетиках.
Теоретич. дослідження М. а. спрямовані на встановлення осн. мікроскопії, механізмів виникнення анізотропії та визначення значень і температурної залежності коеф. Кп. З точки зору природи М. а. всі магнетики діляться на два типи: спінові і орбітальні. До перших відносяться магнетики на основі d -переходних елементів (групи Fe), до других - рідкоземельні 4f -магнетікі. Серед магнетиков групи урану є представники обох типів. У спінових d -магнетіках орбітальні моменти L електронів майже заморожені (див. "Заморожування" орбітальних моментів). так що квантовомеханіч. пор. значення і магн. момент атомів (іонів) визначається величиною їх спина. Спини S самі по собі "не відчувають" анізотропії кристала. М. а. виникає за рахунок часткового розморожування моментів L cnuн-oрбumал'ним взаємодією (СОВ) з енергією (- постійна СОВ). При цьому малий розморожений момент l орієнтується уздовж ОЛН, орієнтуючи, в свою чергу, сумарний спіновий момент за рахунок СОВ. Енергія М. а. для цього випадку (одноосьова анізотропія), де - різниця енергій електронів в станах, для яких брало матричний елемент L відмінний від нуля. Т. о. М. а. являє собою результат спільної дії анізотропного внутрішньокристалічного поля і спін-орбітальної взаємодії.
Ф. Блох і Г. Каберне (F. Bloch, G. Gentile, 1931), а потім Дж. Ван Флек (J. Van Vleck, 1937) розглянули М. а. в моделі локалізованих спінів. Н. С. Акулов (1936) для кубич. кристалів і К. Зинер (С. Zener, 1954) в. більш загальному випадку шляхом усереднення залежності енергії М. а. від відхилень магн. моменту в поле кристала отримали температурну залежність Кп (при розкладанні по сферич. гармоникам):
де М - спонтанна намагніченість. Ф-ла (2) була отримана потім у мн. роботах (в т. ч. в рамках теорії спінових хвиль), однак її згоду з експериментом в ряді випадків незадовільно. Так, напр. в металах часто спостерігаються навіть зміни знака Кп (Т). Є разл. спроби поліпшення теорії (зокрема, шляхом обліку теплового розширення магнетика), але осн. причина поганого згоди теорії і експерименту пов'язана, по-видимому, з неприменимостью моделі локалізованих спінів до зонним маг-нетікам (див. Зонний магнетизм).
В d -метал величина (т, т '- номери вироджених подзон, k - квазіімпульс електрона). Оцінки і не дуже точні. При ерг, ерг значення ерг. Т. о. ерг, де - енергія размороженного моменту l у внутрікрісталліч. поле. Намагнічення в цьому випадку обумовлено відхиленням S від ОЛН в міру відносини. При цьому l практично не відхиляється через велику величини. При Е спінова намагніченість насичується. Розрахунки ф-ції для d -метал (Е. І. Кондорскій, 1971) показали сильну залежність М. а. від деталей зонної структури магнетика.
У орбітальних 4 / -магнетіках М. а. визначається енергією повних атомних моментів J = L + S у внутрікрісталліч. поле. Енергія СОВ в цьому випадку велика. (На противагу d -магнетікам), в силу чого при намагнічуванні вектор J обертається як єдине ціле, а константи М. а. визначаються енергією моментів J у внутрікрісталліч. поле. Так, для одновісних кристалів
де - коеф. Стівенса, rf - радіус f -оболонки, - ефективний заряд ина, з і а - параметри решітки. Ф-ла (3) відповідає одноіонной анізотропії і задовільно узгоджується з експериментом як по порядку величини (K1
10 8 ерг / см 3), так і по залежності (через) від номера елемента в ряду рідкоземельних металів (К1 змінює знак між Але і Er, Nd і Рт, як це і спостерігається на досвіді).
Крім одноіонного вкладу (3) в енергію М. а. існують також т. н. двухіонние вклади, обумовлені анізотропним обмінною взаємодією магн. іонів і їх диполь-дипольним взаємодією. Визначення величини цих вкладів можливо по концентрац. Залежно Кп в сплавах. Існуючі експери. дані вказують на переважно одноіонний характер М. а. в 4f -магнетіках.
Велика величина М. а. в рідкоземельних елементах має вирішальне значення для створення рекордно жорстких магн. матеріалів (типу SmCo5), що мають широке техн. застосування.
Високі значення констант М. а. спостерігаються також в деяких з'єднаннях актинидов, напр. в US ерг / см 3 (див. Актінідние магнетики).
Літ .: Туров Е. А. Фізичні властивості магнітовпорядкованих кристалів, М. 1963; Бердишев А. А. Введення в квантову теорію феромагнетизму, ч. 3, Свердловськ, 1970; Вонсовський С. В. Магнетизм. М. 1971; Лісник А. Г. Наведена магнітна анізотропія, К. 1970; Кондорскій Е. І. Зонная теорія магнетизму, ч. 1-2, М. 1976-77. Ю. П. Ирхин.