Введение к работе
Актуальность темы. Кок известно, изучение взаимодействия меяду излечением и средой дзот важную информацию о ьнутреннем строении исследуемых материалов. Реакция среды на действие ИЗЛучеіІПЯ СуцеСТВеїШО 33B1TC11T ОТ СЄ МЗГНИТ1ШХ свойств.
Так, в отличие от немагнитных материалов, в которых реакция системы на поле излучения описывается только диэлектрической проницаемостью, в магнетиках должны существовать еде магнитике Функции реакции на это поле. Хорошо известно, что под действием поля излучения в иагнитоупорядоченных кристаллах возникает переменная намагниченность, которая связана с полем излучения через восприимчивости магнитной среда. Исследование взаимодействия излучзния с такими магнитными кристаллами условно разделяется на два этапа. Вначале основное внимание уделялось получений информации о длинноволновых возбуждениях в упорядоченном спиновой системы с пемопь» метода фар- ромагннтного и з »ти ферромагнитного резонансного поглощения. Для простого ;\>рроі:8гнпт:'.ого кристалла спектр поглощения состоит из одного пика с энергией возбуждения Ч/-'^ » нз 332ПСЯЦЄІІ о: температури. Подбирая постоянное магнитное поле Я , моянс создать условие' рззондиез з микрозолкової': сб-
ЛЗСТИ, КОГОрс:1. ДЗеТ ВОЗМОЖНОСТЬ ПСЛучИТЬ ИНЬормаЦИЮ о епк-
кевоі, системо іггремзгнет.іка. і'.з квантовой теории света следует, что в тзг..:х процессах обмен энергии происходит достаточно -.'.злым;', квантами меньмпмп чем кванты дзко инфракрасного излучения. Л:.'.а:-;::о поэтому псслідсззнил длинноволнового поглощения ;:ре.:о::а.;л7-5Т acooWi интерес, поскольку они позволяют изучать г.;.":вмз гонкие детали гтутогйнего строения зтемез л тітнет-лглев.
-4-.
Частота резонансного поглощения для простого двухподрс-шеточного антиферромзгнетика, которая зависит от параметра обменного взаимодействия и постоянной анизотропии, двухкратно вырождена. Эта частота* как правило, попадает в миллиметровок и субииллнаетрогой диапазон, причем постоянным магнитный полай мохно снять вырождение ее и смещать кзкдую из подуровней в более удобную {для резонанса) частотную область.
На втором этапе, который начинается с 60-х годов, исследование по взаимодействию излучения с упорядоченной спино-вой системой перенесено в-оптическую область. Это связано, с одной стороіш, с накоплением значительного количества зкслс-риаанталышх фактов для сформирования представлений о' приро-дэ''ыатнитооптических свойств этих кристаллов, с другой стороны - о появление!! мощных источников излучения - лазерова в видимой и ближней инфракрасной-областях. Объектами таких исследований являются магнитные диэлектрики, содержащие большое число, ионов группы келаза с незаполненной 3«-оболочкой или -группы редких зекель с незаполненной ^-оболочкой. При охлэн-дении этих кристаллов до температур mate точки перехода они переходят в ыагнитоупорядоцзнное состояние, характеризующие- -оя йериодическии раопшіогені}аи иолов и упорядочаниац их магнитных ыоиакюв.
Нракїическоа эначениз исследований по высокочастотаому погло-дани» оувдогва иного для радиотехники, а исследований оптического ^поглощения - для оптоелоктроники. Таквэ последовательности и при исследовании и при практических пршіенеігай иоказываюг, что явления поглощения а высокочастотной и оптической областях представляют собой лишь разные стороны одного и їого ае процесса взаимодействия излучения с иагнитоупорп-
_ 5 -
доченньга кристаллауи. Это обстоятельство определяет актуальность проблсг'и исследования спектра возбуждений з ::аглптоупо-рядочешшх кристаллах.
Коллектігате іюзбугслсшія апгігі.ерродпзлектрнках ооответ-стзу!г;ііе оптической области спектра, оппагаютея нл язпке молекулярних зкаитонон.
Отличительно!; чертой отих экентопоз пзлязтея то, что как воз
бужденное состояние, так и.основное состоя.;ис - магнитное
позто;:.;/ и парамагнитном состоянии вырождены. Вырождение сни
мается обменным взаимодействием ме:;:ду мзпштннмп ионами із
магнптоупорядоченно:.! состоянии. Обменное езпи.чодспс.т'бис иг
рает и другую взкнуз роль в проблемо нзгнптнпх акентсног-.
Благодаря зз.ш;еп:.:осгп электрического дипольного ионентл от
спина, оказывается їозподшш рождение пэр кзазпчаслщ (два
ояситоиз, экептсн-мгнон, '/агиок-Тюнои, дьз нзгноня), кото
рое позволяет получить" пкм>р:.!ацпю о законе дисперсии :.:ir;ro-
iioE и зхоптоноіз при j?j?0 Азухмагнсшшо п экептон-мпюнн'.т
возбуждения зперзне набллдэлнсь б акти'.ерродполектрнхзх fyF
'' Mflf"? соответственно при исследовании поглощения света.
При этой процессе сохраняется не только общіК пнпульс (пли
еолнозо;1. лзэтор), но.!! - компонента общего спина слотами.
Последнее требование приводит к то:,!у,- что парннз возбуждения В03М07НН 5 анткіерромагногпкзх и ферритах п нозозко"!ік в ферромагнетиках, за псклнчелг.е:.: случая, когда поля анизотропии и обменного вгап\',оде.:;слг>ия сравним:-! пли ко кристалл содержи? пргашеппе атоми, свпззішгв с основной матрицей.ая-ти^ерро'.гзгкп'пшн обменачм і'-зап:.!0де"сгг>к5М, акти^еррочагчит-нуц прн:.:ось. Теоретическое исследование 'каждого случая этого процесса показывает, что порви:'; из mix прсянлпетсл ч кзазпд^ух.'іерпон ферромагнетике, и і;тороп' - в тгехнерно::-при-
иесном кристалле и возбуждении-при этом носят локальный характер. Аналогично антиіїсрромагнитноиу, слабоферромагнитному и ферромагнитному случали, в которых вырождение снимается соответственно включением магнимого поля, учетом параметро-слабого ферромагнетизма и неэквивалентностью раслолоаения магнитных ионов, для двухмерного ферромагнетика вырождение снимается выбором кристалла о анизотропной в базисной плоскости.
При исследовании рассеяния света в различных антиферро- . диэлектриках наблюдалось также одновременное возбукдение двух квазичастиц с волновыми векторами (1<Г —lT ).
Поэтому, необходимо било построить единую теорию, опи-1 сывающую взаимодействие электромагнитного излучения с маг-нитоупорядоченными кристаллами, приводящую к существованию одно- или двухчастичных коллективных возбуждений.
Цель работы. Построение теории поглощения и рассеяния света з ыагнитоупорядоченных кристаллах в оптической, инфракрасной и радиочастотной областях.
Для наследования в настоящей диссертационной работе ставились следующие задачи.
Резонансное поглощение электромагнитного излучения в антиферродиэлектриках.
Распространение электромагнитное волн в таких кристаллах.
Поглощение света в идеальных и реальных магнитоупоря-доченных кристаллах.
Установление условия для двухчастичного возбуждения б Ферромагнетиках.
Построение теории рассеяния света в полубесконечных упорядоченных магнитных кристаллах.
.- 7 -
Анализ влияния различных взаимодеПствні: на одно- и двухчастичные возбундения при поглощении и рассеянии света.
Исследование условия резонансного поглощения в трех-подрешеточных ноколлігнаарних онгкі'срродиолектршсзх.
Научнзя новиг-.нс и практическая ценность работ;], связанная с развитием -последовательно;-; теори;; взаимодействия излучения С !.!ЗГНЛГОУПОРЯДОЧЄННЬ!.\!1І ІГрНСТОЛЛаМЇ!. Прі; ЭТО!.] 0CHO8-
нос ЕИ.шаико уделяется влиянии свободной поверхности кристалла коллективного возбуждения в них. Построена теория двухчастичного возбуждения Фор рома пштнмх кристаллов с больиими значениями поля анизотропии, или с антн-ферро:.:агнитки:ііі прі::.:есям:і и а антпферремагнетіппх со свобод-нон поверхностью.
Теоретически предсказаны возможности существования в анти'ер-ромзгнетпке связанных состояіш" двух изгночов - поверхностного II Обі ємного.
Результати диссертации согласуются с нмекмпмися в настоящее время експериментальними данными и могут С'лъь пелоль-зоетны для постанов;;;! ноэкх экспериментов по оптике 'ферромагнетиков с примесь:-; и кгззпдзумернііх ферромагнетикоз, а тзк:::е уктиСерромзгнетикоя со свободно!! поверхностью. Полученные результат:-: послу.сплп осново" дальнейшего разлития теории взаимодействия излучения с г.екеллинеариимп актиферромагнитни-ип кристаллами.
Апробация работ:-:. Результат:-1 диссертации докладывались нз следукгдих. конференциях :: совещаниях. Вторая Всесоюзная конференция по теории твердого тела (Москва 196?), Совещание методах учеігах (Баку 1970), Всесоюзная конференция по магнз-тизму (Красноярск 1971), Всесоюзная конференция по магнетизму (Баку 197?), Всесоюзная конференция гго магнетизму (Донецк
1977), Бессоюзная конференция по магнетизму (Харьков 1979), Всесоюзная конференция по физике иапштш-'х явлений (Пермь 1981), ВоесОіозкап конференция по физике магнитных явлений (Донецк I9S5), в такке из семинарах Института физики АН Азсрб.ССР.
Основной материал диссертации опубликован в 25 печатных работах.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста. Она сосгоиг из введения, шести глав, трех приложений, заключения, 22 рисунков и списка литературы, включающего 132 наименования.
