鐵磁學

上面的結果說明，外斯假設鐵磁體的原子自旋受到其內部分子場的作用，原子的自旋就可以相互平行，並出現自發磁化強度；具有居里溫度等鐵磁性的特性。但沒有說明分子場的來源和性質。後來，量子力學證明這分子場是由於自旋間稱交換作用所產生。如果二個電子自旋交換積分為正值，則自旋平行是能量最小。這種物質則具有鐵磁性。如果為負。則反平行能量最小，當物質內二種次晶格的磁化強度不同時，二種次晶格的磁化強度對消后還有剩餘磁化強度，這種物質則具有亞鐵磁性。

2）自旋波理論：

鐵磁體內有相互作用的自旋體系，由於各種激發作用而引起的集體運動，稱為自旋波。在低溫下，少數自旋受熱激發而以波的形式傳播到整個鐵磁體，用此方法計算低溫下鐵磁體的自發磁化強度隨溫度的變化，稱為自旋波理論。在不考慮自旋波之間相互作用時，理論的結果得出：Ms=Ms(0)(1-cT（2/3) ) 。這公式已為許多實驗所證實。並成為確定交換積分的主要實驗方法之一。

3）在氧化物的鐵磁物質情況下，應用自旋的局域理論是比較成功的，但在金屬中，有些自旋並非完全局域化，此時就要用自由電子的能帶理論來說明一些鐵磁性。

2.鐵磁物質的磁化和反磁化過程。

外斯對鐵磁物質的第二個假設是：從居理溫度以上冷下的鐵磁物質，為了減小能量，它的內部要分裂成許多磁疇；在疇內磁化向量的方向一致，但這些疇的磁化向量的方向彼此之間是混亂指向，因而，鐵磁體整體的磁化強度為零。

1）鐵磁物質的磁化過程。

鐵磁物質的磁化過程是指外磁場把它從原始的退磁狀態磁化到飽和的過程。在此過程中，鐵磁體要從磁場得到能量去越過許多能量的勢壘才能達到飽和磁化的狀態。在此過程中，如果遇到的能量勢壘又多又高，則這種材料的磁滯大，難磁化，這種就是硬（永）磁材料。在磁化的過程中遇到的要克服的能量勢壘又少又低，這類材料的磁滯就小，屬於軟材料。這二類磁性材料在磁化過程中所遇到要克服的能量勢壘不同，因而它們的磁化過程也有所不同。

（1）永磁材料的磁化過程

永磁材料的內部主要由形狀各向異性或單軸晶體各向異性的單疇所組成。因而這類永磁的磁化過程是單疇顆粒磁化向量的轉動和反轉過程。

（2）軟磁材料的磁化過程。

軟磁材料是晶體各向異性小，磁致伸縮係數小，晶體結構完整的材料。在磁化的初始階段，以磁疇的磁化向量接近磁場方向的磁疇用疇壁移動而擴大其體積為主，這種稱為疇壁的位移過程。當磁場達到中等程度時，除疇壁位移外，部份疇內的磁化向量也開始轉動，到了磁性材料接近飽和磁化時，則鐵磁體以疇內磁化向量轉到磁場方向磁化為主。

2）鐵磁物質的反磁化過程

當鐵磁材料磁化飽和后，其內部的各個磁疇或全部單疇顆粒的磁化強度都克服了它們所遇到的最大能量勢壘而達到與磁場方向一致的位置。此時如去掉外磁場。則硬磁和軟磁所出現的剩磁狀態各不同。分別討論如下：

（1）硬磁物質的反磁化過程

硬磁經飽和磁化后的剩磁狀態；體內所有單疇顆粒的磁化強度的方向都停留在與原磁化磁場方向最近的易磁化方向上，因此，硬磁材料的剩磁都較大。故硬磁的反磁化過程，就是如何把剩磁狀態，所有單疇顆粒的磁化強度大部都沿原來磁化磁場方向接近的易向取向的狀態，反磁化到混亂取向的狀態。很明顯，這隻能由硬磁材料內每個單疇顆粒的轉動過程來實現。故硬磁材料的矯頑力都較高。

（2）軟磁材料的反磁化過程

軟磁材料的剩磁狀態是：由於體內的不均勻性；出現局部的磁疇，故剩磁和磁滯都較低。而它的反磁化過程是由疇壁位移來實現的。故它的矯頑力低，磁滯也小。

3.各向同性鐵磁物質在交變電磁場作用下的電磁性質。

4.磁化強度的一致進動，非一致進動和鐵磁共振等。