Материал: Экспериментальные методы исследований. Калинин Ю.Е
По величине изменения обменного зеемановского расщепления линий поглощения можно определить величину эффективного обменного поля. Знак обменного поля связан с тем, будет увеличиваться или уменьшаться исходное расщепление. По силе осциллятора, определяемой по характеру дисперсии магнитооптических эффектов для волн левой и правой поляризации, можно судить о типе линий поглощения ("диамагнитная" или "парамагнитная") и сделать выводы о магнитном состоянии ферромагнетиков. Таким образом, можно заключить, что как эффект Зеемана в оптике, магнитооптические исследования — средство изучения и идентификации электронных энергетических уровней в изолированных и квазиизолированных атомах и ионах, составляющих твердое тело.
В случае ферромагнитных металлов ситуация более сложная: здесь уровни расширены в зоны. Физически появление магнитооптических свойств в металлах может быть связано с двумя микроскопическими механизмами: межзонным поглощением света и внутризонным ускорением свободных носителей. При межзонном поглощении света электроны переходят из заполненной зоны в пустую, а внутризонное поглощение представляет собой возбуждение электронов из занятых состояний вблизи уровня Ферми в ближайшие незанятые состояния внутри одной и той же зоны проводимости. Как и в случае ферродиэлектриков, можно говорить о переходах между подзонами левых и правых спинов, смещенных внутренним обменным полем на величину обменного взаимодействия. При исследовании процессов межзонных переходов в ферромагнитном никеле (в эксперименте наблюдается зависимость ка- кого-нибудь магнитооп-тического эффекта от энергии световых квантов) на физическом факультете МГУ, например, был обнаружен резонанс в спектре магнитооптического эффекта Керра, связанный с электронными переходами между обменнорасщепленными уровнями. Тем самым количественно была определена величина обменного взаимодействия в этом металле, составляющая 0,3 эВ. Значение этой величины является
352
ниченность каждого домена становится максимальной. Переход от одного домена к другому, т.е. от направления вектора намагниченности одного домена к вектору намагниченности другого происходит не скачком, а постепенно, на протяжении переходного слоя или доменной границы, толщина которой достигает нескольких тысяч атомных слоев. Намагнитить образец можно, прилагая к нему магнитное поле, роль которого состоит в смещении доменных границ и увеличении объема областей с выгодным направлением намагниченности (по направлению магнитного поля) за счет доменов с противоположным направлением векторов намагничивания. В провзаимодействовавшем с ферромагнетиком поляризованном свете содержится информация и о магнитном устройстве образца — о его доменах, доменных границах, и об их динамике, отражающей процесс намагничивания ферромагнетика.
Физический смысл поляризации магнитной структуры понятен из рис. 6.18, 6.19 и еще раз на примере использования эффекта Фарадея поясняется рис. 6.23. Если имеются два домена с различными направлениями векторов намагничивания, то, измерив любой из магнитооптических эффектов, чувствительных к направлению вектора намагниченности, можно получить и видимую, и объективную цифровую информацию о магнитном состоянии ферромагнетика. В геометрии Фарадея (рис. 6.23 а) и геомет-рии меридионального эффекта Керра (рис. 6.23 б) плоскость поляризации световойrволны лучей, по-
павших на области с разным направлением I поворачивается в различные стороны на углы и в зависимости от на-
правления векторов намагниченности, т.е. свет, прошедший через домены или отраженный от них, оказывается поляризованным в разных направлениях. Анализатор, в зависимости от ориентации его плоскости поляризации, будет гасить одну часть светового луча сильнее, чем другую; интенсивность света окажется неодинаковой, и станет видна магнитная (доменная) структура образца. На экране или в фокальной плоскости
355