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Interacción entre espines

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Los spines interactuan entre ellos tendiendo a favorecer un estado en que son paralelos. Estos es clave para la existencia de magnetización permanente pues permite que el solido se polarice y cree un campo que asegura que los spines individuales no se despolaricen.

>Modelo

ID:(541, 0)



Interacción entre espines

Descripción

Los spines interactuan entre ellos tendiendo a favorecer un estado en que son paralelos. Estos es clave para la existencia de magnetización permanente pues permite que el solido se polarice y cree un campo que asegura que los spines individuales no se despolaricen.

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$H_0$
H_0
Campo magnético externo
kg/C s
$S_z$
S_z
Componente $z$ del spin
kg m^2/s
$S_{jz}$
S_jz
Componente $z$ del spin de la partícula $j$
kg m^2/s
$S_{kz}$
S_kz
Componente $z$ del spin de la partícula $k$
kg m^2/s
$J$
J
Constante de acoplamiento
kg m^2
$E_m$
E_m
Energía de la interacción de spines
J
$E_0$
E_0
Energía del spin en el campo externo
J
$E$
E
Energía total
J
$g$
g
Factor g
-
${\cal H}_{jk}$
cH_jk
Hamiltoneano de la interacciones entre los spines de la partícula j con la k
J
${\cal H}$
cH
Hamiltoneano de la interacciones entre los spines de las partículas
J
${\cal H}$
cH
Hamiltoneano del spin sin interacción
J
$\vec{\mu}$
&mu
Momento magnético
C m^2/s
$N$
N
Números de partículas
-
$n$
n
Números de vecinos con que existe interacción
-
$\gamma$
gamma
Radio giroscópico
C/kg
$\vec{S}$
&S
Spin de la partícula
kg m^2/s
$S_j$
S_j
Spin de la partícula $j$
kg m^2/s
$S_k$
S_k
Spin de la partícula $k$
kg m^2/s

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones


Ejemplos

Si consideramos un ferromagneto el momento magn tico es con igual a

$ \vec{\mu} = g \gamma \vec{S} $

(ID 3912)

Con el momento magn tico \vec{\mu} se encuentra en un campo magn tico \vec{H}_0 la energ a sera el producto punto de ambos.

Por ello con se tiene

$ {\cal H}_0 =- \vec{\mu} \cdot \vec{H}_0 $

(ID 9029)

Como el hamiltoneano para un tomo es con campo magnético externo $C/m s$, hamiltoneano del spin sin interacción $J$ y momento magnético $C m^2/s$

$ {\cal H}_0 =- \vec{\mu} \cdot \vec{H}_0 $



y el momento magn tico es con momento magnético $C m^2/s$, radio giroscópico $C/kg$ y spin de la partícula $kg m^2/s$

$ \vec{\mu} = g \gamma \vec{S} $



se obtiene que el hamiltoneano se puede escribir con momento magnético $C m^2/s$, radio giroscópico $C/kg$ y spin de la partícula $kg m^2/s$ como

$ {\cal H}_0 =- g \gamma \vec{S} \cdot \vec{H}_0 $

(ID 9031)

Como el hamiltoneano de un tomo en un campo magn tico es con campo magnético externo $C/m s$, hamiltoneano del spin sin interacción $J$, números de partículas $-$, radio giroscópico $C/kg$ y spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$

$ {\cal H} =- g \gamma \displaystyle\sum_{ j =1}^ N \vec{S}_j \cdot \vec{H}_0 $



Si el campo magn tico es en direcci n \hat{z} la energ a es con campo magnético externo $C/m s$, hamiltoneano del spin sin interacción $J$, números de partículas $-$, radio giroscópico $C/kg$ y spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$

$ E_0 =- g \gamma H_0 S_z $

(ID 9030)

Si el ferromagneto se encuentran en un campo magn tico H_0 el hamiltoneano de un tomo es con campo magnético externo $C/m s$, factor g $-$, hamiltoneano del spin sin interacción $J$, radio giroscópico $C/kg$ y spin de la partícula $kg m^2/s$

$ {\cal H}_0 =- g \gamma \vec{S} \cdot \vec{H}_0 $



se obtiene para N tomos el hamiltoneano con campo magnético externo $C/m s$, factor g $-$, hamiltoneano del spin sin interacción $J$, radio giroscópico $C/kg$ y spin de la partícula $kg m^2/s$ es

$ {\cal H} =- g \gamma \displaystyle\sum_{ j =1}^ N \vec{S}_j \cdot \vec{H}_0 $

(ID 3913)

Como el hamiltoneano de un sistema de N tomos es con campo magnético externo $C/m s$, hamiltoneano del spin sin interacción $J$, números de partículas $-$, radio giroscópico $C/kg$ y spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$

$ {\cal H} =- g \gamma \displaystyle\sum_{ j =1}^ N \vec{S}_j \cdot \vec{H}_0 $



la energ a de los tomos en el campo externo es con campo magnético externo $C/m s$, hamiltoneano del spin sin interacción $J$, números de partículas $-$, radio giroscópico $C/kg$ y spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$

$ E_0 =- g \gamma H_0 \displaystyle\sum_{ j =1}^ N S_{zj} $

(ID 9032)

Los spins no solo interactuan con campos externos, tambi n lo hacen entre tomos vecinos. La modelaci n considera que esta interacci n es el producto punto de los spines que intractuan. Este tipo de modelo se denomina el 'intercambio de Heisenberg' e incluye una constante de acoplamiento.

Por ello la interacci n entre dos part culas es con igual

$ {\cal H}_{jk} =-2 J \vec{S}_j \cdot \vec{S}_k $

(ID 3914)

Si consideramos un tomo central podemos sumar con constante de acoplamiento $1/kg m^2$, hamiltoneano de la interacciones entre los spines de la partícula j con la k $J$, spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$ y spin de la partícula $k$ $kg m^2/s$

$ {\cal H}_{jk} =-2 J \vec{S}_j \cdot \vec{S}_k $



sobre todos aquellos circundantes que contribuyan en forma significativa a la energ a. Para ello se suma sobre todos los tomos y para cada uno sobre sus vecinos nos da un hamiltoneano de interacci n con constante de acoplamiento $1/kg m^2$, hamiltoneano de la interacciones entre los spines de la partícula j con la k $J$, spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$ y spin de la partícula $k$ $kg m^2/s$

$ {\cal H} =\displaystyle\frac{1}{2}\left(-2 J \sum_ j ^ N \sum_ k ^ n \vec{S}_j \cdot \vec{S}_k \right)$

El factor 1/2 corrige el hecho que cada dupla es contada dos veces.

(ID 3916)

Dado que el hamiltoneano de la interacci n es con constante de acoplamiento $1/kg m^2$, hamiltoneano de la interacciones entre los spines de las partículas $J$, números de partículas $-$, números de vecinos con que existe interacción $-$, spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$ y spin de la partícula $k$ $kg m^2/s$

$ {\cal H} =\displaystyle\frac{1}{2}\left(-2 J \sum_ j ^ N \sum_ k ^ n \vec{S}_j \cdot \vec{S}_k \right)$



se obtiene que la energ a de la interacci n es con constante de acoplamiento $1/kg m^2$, hamiltoneano de la interacciones entre los spines de las partículas $J$, números de partículas $-$, números de vecinos con que existe interacción $-$, spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$ y spin de la partícula $k$ $kg m^2/s$

$ E_m =-2 J \displaystyle\sum_ j ^ N \sum_ k ^ n S_{jz} S_{kz} $

(ID 9033)

La energ a del tomo en el campo externo es con campo magnético externo $C/m s$, componente $z$ del spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$, energía del spin en el campo externo $J$, factor g $-$, números de partículas $-$ y radio giroscópico $C/kg$

$ E_0 =- g \gamma H_0 \displaystyle\sum_{ j =1}^ N S_{zj} $



y la energ a de la interacci n con componente $z$ del spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$, componente $z$ del spin de la partícula $k$ $kg m^2/s$, constante de acoplamiento $1/kg m^2$, energía de la interacción de spines $J$, números de partículas $-$ y números de vecinos con que existe interacción $-$ es

$ E_m =-2 J \displaystyle\sum_ j ^ N \sum_ k ^ n S_{jz} S_{kz} $



por lo que la energ a total es con componente $z$ del spin de la partícula $j$ $kg m^2/s$, componente $z$ del spin de la partícula $k$ $kg m^2/s$, constante de acoplamiento $1/kg m^2$, energía de la interacción de spines $J$, números de partículas $-$ y números de vecinos con que existe interacción $-$

$ E =- g \gamma H_0 \displaystyle\sum_{ j =1}^ N S_{jz} -2 J \displaystyle\sum_{ j =1}^ N \displaystyle\sum_{ k =1}^ n S_{jz} S_{kz} $

(ID 9034)


ID:(541, 0)