المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

دراسة لبعض المعادن (فلزية وغير فلزية) - معدن الفوسفات – استخداماته
29-1-2023
العناصر المعدنية المكتشفة في النبات
19-11-2017
قسم نظم المعلومات وخدمات تكنولوجيا المعلومات في المنظمة
4/11/2022
تسرب الفيض flux leakage
23-5-2019
Borel Set
15-7-2021
أنواع الطاقة
18-1-2017

Spin Waves in Ferromagnets  
  
1116   03:45 مساءاً   date: 4-9-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 42


Read More
Date: 23-8-2016 1265
Date: 21-8-2016 1088
Date: 25-7-2016 1282

Spin Waves in Ferromagnets

Consider the quantum mechanical spin-1/2 system with Hamiltonian

(i)

where the summation is over nearest-neighbor pairs in three dimensions.

a) Derive the equation of motion for the spin si at site of the lattice.

b) Convert the model to a classical microscopic model by inserting the

classical spin field s(r, t) into the equation of motion. Express to lowest order in its gradients, considering a simple cubic lattice with lattice constant a.

c) Consider the ferromagnetic case with uniform magnetization M = Mẑ. Derive the frequency-versus-wave vector relation of a small spin wave fluctuation s(r, t) = M + m0(t) sin (k . r).

d) Quantize the spin waves in terms of magnons which are bosons. Derive the temperature dependence of the heat capacity.

SOLUTION

Quantum spins have the commutation relations

(1)

(2)

(3)

a) The time dependences of the spins are given by the equations of motion:

(4)

(5)

(6)

b) The classical spin field at point ri is s(ri, t). In the simple cubic lattice the six neighboring lattice sites are at the points rj = ri ± aĵ, where ĵ is  or . We expand the sum in a Taylor series, assuming that is a small number, and find

(7)

(8)

c) Given the form of the spin operator in part (c), one immediately derives the equation by neglecting terms of order O(m20):

(9)

(10)

(11)

(12)

The equations of motion have an eigenvalue ωk, which represents the frequencies of the spin waves.

d) The internal energy per unit volume of the spin waves is given by

(13)

where the occupation number is suitable for bosons. At low temperature we can evaluate this expression by defining the dimensionless variable s = βhωk, which gives for the integral

(14)

At low temperature the upper limit of the integral s0 becomes large, and the internal energy is proportional to τ5/2. The heat capacity is the derivative of with respect to temperature, so it goes as C ~ τ3/2.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.