Файл: Физика магнитных диэлектриков..pdf

свойством экваториального ЭК, в отличие от ЭКМ яв­ ляется то, что ои является эффектом первого порядка по полю. Его проявление заключается в изменении коэф­ фициента отражения под действием намагниченности для компоненты, поляризованной в плоскости падения. Перемагничиваиие образца приводит к изменению интенсив­ ности отраженного света на несколько процентов. Ли­ нейный по полю экваториальный ЭК может наблюдаться лишь для поглощающих материалов, т. е. для комплексной части тензора е.к. Для действительной части е.к и компо­ ненты света, поляризованной перпендикулярно плоскости падения, будет наблюдаться лишь более слабый квадратич­ ный по намагниченности эффект. Это свойство эквато­ риального ЭК в принципе позволяет использовать его для измерения иедиагонального члена с помощью неполяризованного света, что может оказаться важным при работе

вультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. ЭК находит широкое применение для исследования

поглощающих магнитных материалов. Наиболее широко он использовался для изучения энергетической структуры и доменов в магнитных металлах. В настоящее время на­ чинается также его применение для изучения магнитных полупроводников и диэлектриков в областях спектра- с интенсивным поглощением.

§ 4. МАГНИТНАЯ СИММЕТРИЯ И ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В КРИСТАЛЛАХ

Известно, что учет магнитной симметрии, т. е. сим­ метрии, включающей в рассмотрение операцию изменения времени (изменения направления токов на противополож­ ное), привел к предсказанию и обнаружению ряда новых физических эффектов в магнитоупорядоченных кристал­ лах. Среди этих явлений можно указать открытие слабого ферромагнетизма, магнитоэлектрического эффекта, пьезо­ магнетизма и ряда гальваномагнитных явлений [1, 5, 6]. Все они обусловлены наличием в кристаллах выделенного направления антиферромагнитного упорядочения. Сводка возможных оптических явлений, сделанная на основе свойств симметрии тензоров, описывающих взаимодей­ ствие света с кристаллом, дана в табл. 5.1 [7].

Очевидно, что магнитная симметрия может привести к существованию новых оптических эффектов в кристал-

367

(инверсия I) и обращении времени (R ) и соответствующие оптические эффекты в непоглощающнх кристаллах

П р и м е ч а н и я . Символы «-{-» и «—» говорят о неизменности или изменении знака при применении соответствующей операции преобразования. Re и Im — действительная и мнимая части тензоров.

лах. В этом разделе мы дадим феноменологическое рас­ смотрение оптических эффектов, возникающих в кристал­ лах при паличии ферромагнитного и аитиферромагнитного моментов, постоянного электрического поля и созда­ нии в кристаллах деформаций.

Будем обозначать тензоры, описывающие физические величины или параметры кристаллов, как і- и с-тензоры, где і-теизор остается инвариантным при преобразовании времени, а компоненты с-тензора меняют знак при таком

Таблица 5.2

Характеристики некоторых тензоров при преобразовании координат ц обращении времени

368

преобразовании [8]. В табл. 5.2 приведены свойства не­ которых тензоров при преобразовании координат (поляр­ ный или аксиальный тензор) и обращении времени.

Как известно, магнитные свойства кристаллов удобно описывать не значениями магнитных моментов отдельных подрешеток, а некоторыми линейными комбинациями этих моментов, которые образуют неприводимые пред­ ставления конкретной точечной группы [5]. Так, в случае двухподрешеточного антиферромагнетика можно ввести вектора

которые называются ферромагнитным и аптиферромагпитиым векторами соответственно. Очевидно, что m яв­ ляется, как и вектор магнитного поля, аксиальным с- теизором первого ранга. С другой стороны, свойства пре­ образования 1 зависят от конкретной магнитной структуры. В случае, если операция симметрии не переставляет ме­ стами подрешетки, то свойства преобразования ш и 1 совпадают, а для операций, переставляющих ионы из раз­ личных магнитных подрешеток, 1 будет менять знак [6].

Эффект Фарадея

Рассмотрим сначала возможность возникновения ЭФ за счет ферро- и аитиферромагнитного моментов, по­ стоянного электрического поля и упругих деформаций. Для этого представим антисимметричную часть тензора диэлектрической проницаемости е“ в виде разложения

по линейным компонентам соответствующих величин [9]:

£“у = а і J k m k + V i j l - l k + t - i j k E k + b i j k r P k i r (&• В )

Зная свойства тензоров е“., тк, Ек, afcB, которые

приведены в табл. 5.1 (свойства компонент Ік находятся из конкретной структуры), легко иайти свойства остальных тензоров, входящих в соотношение (5. 11), и затем опре­ делить наличие этих тензоров для конкретной магнитной структуры (табл. 5.3).

Первый член в правой части выражения (5. 11) опи­ сывает ЭФ, возникающий при наличии диа-, параили ферромагнитного момента. Этот эффект определяется ак­ сиальным і-тензором третьего ранга а ^к, который имеется во всех кристаллах.

Т а б л и ц а 5.3

Преобразования тензоров, определяющих эффект Фарадея (ЭФ) п эффект Коттона—Мутона (ЭКМ)

магннтоупорядоченных кристаллов

Что касается ЭФ за счет амтпферромагнитного век­ тора 1, то такой эффект возможен, когда свойства преобра­ зований вектора 1 или некоторых его компонент совпадают со свойствами преобразований вектора ш или его отдель­ ных компонент. Все компоненты 1 могут преобразовы­ ваться, как компоненты ш, лишь в ферримагнетиках, где нет операции перестановки подрешеток. Очевидно, что ЭФ в ферримагнетиках можно рассматривать как сумму эффектов за счет векторов m и 1, причем вклад последнего можно выявить в точке магнитной компенсации ферро­ магнетика, где т = 0 . В антиферромагнетиках ЭФ за счет вектора 1 должен наблюдаться для тех компонент lk, которые преобразуются по тем же неприводимым предста-

370