Transparents sur le magnétisme

MAGNETISME
M1 Phytem- E. Deleporte – 2005/2006
PLAN DU COURS :
I) Introduction!: définition de l’aimantation et de la susceptibilité magnétique
II) Systèmes constitués de particules indépendantes
1) Hamiltonien d’un atome dans un champ magnétique uniforme
2) Paramagnétisme dans les isolants!: paramagnétisme de Brillouin, aimantation
pour un spin 1/2, loi de Curie
3) Diamagnétisme dans les isolants
4) Cas des métaux!: voir contrôle continu
III) Magnétisme ordonné des solides
1) Ferromagnétisme
a) Quelques expériences!: illustration de la loi de Curie-Weiss, cycle
d’hystérésis
b) Domaines, parois de Bloch
2) Antiferromagnétisme
3) Ferrimagnétisme
4) Diffraction de neutrons
5) Modèle microscopique pour le ferromagnétisme et l’antiferromagnétisme!
a) Hamiltonien de Heisenberg
b) Origine physique du magnétisme ordonné!: interaction
d’échange!(voir TD)
c) Approximation de champ moyen!: calcul de l’aimantation pour un
matériau ferromagnétique!
TRAVAUX DIRIGES!:
- Paramagnétisme de Brillouin dans les isolants
- Modèle de Hubbard à 2 sites (antiferromagnétisme de H2)
CONTRÔLE CONTINU:
Paramagnétisme des métaux (paramagnétisme de Pauli)
BIBLIOGRAPHIE!:
Ouvrages destinés aux étudiants de maîtrise!:
• B. Diu, C. Guthmann, D. Lederer, B. Roulet!: «!Physique statistique!»
• C. Kittel!: «!Introduction à la physique de l’état solide!»
• NW Ashcroft and N.D. Mermin!: «!Solid State Physics!»
• H. Alloul, C. Hermann, H.J.Schulz!: «!Physique des électrons dans les solides!», Cours de
l’Ecole Polytechnique
Ouvrages plus avancés!:
• L.P. Lévy!: «!Magnétisme et supraconductivité!», CNRS Editions

Susceptibilités magnétiques caractéristiques de substances diamagnétiques
et paramagnétiques

PARAMAGNETISME DE BRILLOUIN
Courbes du moment magnétique en fonction de B/T pour des échantillons sphériques
d’alun de chrome et de potassium (I), d’alun de fer ammoniacal (II), et d’octahydrate
de sulfate de gaolinium (III). La saturation magnétique est atteinte à 0.5% près, à
1.3K et pour 5T environ.

LOI DE CURIE
Inverse de la susceptibilité en fonction de T pour un sel de gadolinium
Gd(C2H5S04)3,9H20. La droite correspond à la loi de Curie

Ferromagnétisme – Antiferromagnétisme
Directions des moments magnétiques locaux quand aucun champ
magnétique n’est appliqué:
(a) dans un solide sans interactions magnétiques
(b) dans un solide ferromagnétique en dessous de sa température
critique
(c) dans un solide antiferromagnétique en-dessous de sa température
critique