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Les rapports gyromagnétiques (magnéto-mécaniques) de
quelques ferromagnétiques du groupe du fer
André J.P. Meyer
To cite this version:
LES RAPPORTS
GYROMAGNÉTIQUES
(MAGNÉTO-MÉCANIQUES)
DE
QUELQUES
FERROMAGNÉTIQUES
DU GROUPE DU FERPar ANDRÉ J. P. MEYER,
Institut de
Physique, Strasbourg.
Sommaire. - Les
rapports gyromagnétiques mesurés du fer et du nickel font considérer le spin
de l’électron comme seul porteur de moment effectif dans ces métaux. L’expérience permet d’appliquer la même conclusion à des alliages de même densité électronique, mais dont les points de Curie et les moments à saturation diffèrent; on en déduit que ces deux grandeurs doivent, dans une certaine mesure, être en relation entre elles.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME ’1~, MARS
19D1,
PAGEA. Eléments
ferromagnétiques. -
Lesfac-teurs de
Landé g
desferromagnétiques
du groupefer, cobalt,
nickel,
déduitsd’expériences
gyro-magnétiques [1]
sont essentiellement connusgrâce
aux nombreusesexpériences
de Barnett. Lesrésul-tats de
Barnett,
quoique
admisgénéralement,
nesont
cependant
pas en accord avec ceux d’autresauteurs, notamment de
Sucksmith,
Chattok et Bates. En effet Barnettindique
pour lesferromagnétiques
du groupe du fer des facteurs dont la moyenne s’établit aux environsde 9
=i,g tandis que les
facteurs de Landé donnés par les autres
expéri-mentateurs oscillent autour
de g
= 2,o et fontsupposer que l’électron tournant est seul
porteur
demoment effectif dans les
ferromagnétiques
étudiés.En vue de lever ce désaccord nous avons
repris
ces mesures.Le
rapport
gyromagnétique
p= j
:::::: 2 me
a été 03BC gemesuré par l’effet Einstein-de Haas au moyen
de la méthode de résonance forcée de Coeterier
[2].
L’appareil
a été mis aupoint
defaçon
à obtenir unmaximum de
précision
d’environ i pour 10oo sur une mesure individuelle. Les mesures ont été faitessur des
tiges homogènes
coulées de i so mm delong
et 3 mm de diamètre. Leschamps
utilisés sontde l’ordre de I o gauss, les
amplitudes
gyromagné-tiques
observées de 10 à 20 cm.Le Tableau I donne les résultats des mesures du
fer et du nickel. Il n’a pas été
possible
de menerà bien les mesures sur le
cobalt;
par suite de lagrande
duretémagnétique
ducobalt,
latige
à étudierpossède
un moment horizontalintrinsèque
impor-tant
qui empêche
une mesureprécise
de l’effetgyromagnétique.
Nous
rappelons
que le terme introduitpar Barnett
représente
la valeur absolue de la différence. de deux valeurs de 0 1‘- - ?
obtenuesnle g
pour deux mesures
successives,
faites avant etaprès
inversion des fils d’amenée de courant à l’inverseur
automatique précédant
la bobine d’induction..TABLEAU 1.
Les facteurs de Landé trouvés semblent devoir
correspondre
aux erreursprès
à des facteursréels g
= 2,00. Nosexpériences
nouspermettent
donc de confirmer les résultats de
Sucksmith,
Chattok et Bates. Dans le fer et le nickel l’électron
tournant est seul
porteur
de moment effectif.B. Les
alliages
isoélectroniques.
- R.For-rer
[3]
a attiré l’attention sur leproblème
posé
pardes
alliages ferromagnétiques possédant
un même nombre moyen d’électrons etappelés
par luiisoélec-troniques.
Desalliages
à même densitéélectronique
mais de différentecomposition
cristallisent d’habi-tude dans un mêmeréseau,
dans ce cas avec unemême distance
réticulaire,
etpossèdent
cependant
des
points
de Curie et des momentsatomiques
différents. R. Forrer proposa de mettre ces deux
grandeurs
en relation(1). S’appuyant
sur lesexpé-riences de Barnett il attribue la variation de moment
atomique
observée à unpetit
moment orbital variable suivant la nature del’alliage,
moment orbitalqui s’ajouterait
à un moment despin
constant pour un nombreélectronique
donné.Si cette
conception
était correcte, desalliages
(1) Pour le détail du mécanisme proposé, voir le rapport de ~Z. Taglang.
304
isoélectroniques
de différentecomposition
devraientse
distinguer
par des facteurs de Landédifférents,
leurs différences étant en
rapport
simple
avec cellesdes moments. Afin de voir si le mécanisme
proposé ’
°
est correct nous avons mesuré les constantes
gyro-magnétiques
dequatre
alliages, isoélectroniques
deux à deux. Les résultats de nos
expériences
sont rassemblés au Tableau II.TABLEAU II.
(*) Point de Curie extrapolé.
Les facteurs de Landé trouvés
peuvent
corres-pondre
aux erreursd’expérience près
à des facteursréels g
= 2,00. La mesure deFe,Ni
est rendue délicate et l’erreurimportante
par suite de sa duretémagnétique déjà appréciable.
D’après
ces résultats les différences de momentsd’alliages
isoélectroniques
nepeuvent
donc êtreattribuées à un moment orbital variable comme
proposé
par R. Forrer. ,Les moments de ces
alliages
comme ceux du feret du nickel sont dus au seul
spin
des électronsporteurs
de moment. Leur nombrequi
est donné par le momentatomique
mesuré si on admet leparallélisme
de tous lesporteurs
à lasaturation,
serait
variable
avec lepoint
de Curie. Ce faittra-duirait une activation
partielle
des électrons 3dvers des états
supérieurs
en liaison avecl’énergie
d’interaction. En effet cette
énergie
traduite par lepoint
de Curiereprésente
unphénomène
localiséentre atomes voisins et est différente suivant les
atomes en
présence malgré
la constance du nombreélectronique
moyen.En
tenantcompte
de nos résultatsqui
portent
sur deux éléments et
quatre
alliages,
il estprobable
qu’on puisse généraliser
et s’attendre à ce que tousles
ferromagnétiques
cubiques
dusystème
fer-cobalt-nickel soient caractérisés par des facteurs de Landé g = 2,00. L’aimantation de ces corps à leur étatferromagnétique
est donc à attribuer auseul
spin
de l’électron.Remarque
de Stoner. -- Il est très commodepour les théoriciens que le
spin
de l’électron soit le seulporteur
de moment dans les métaux et lesalliages.
Je veux poser deuxquestions :
lapre-mière,
commentexpliquer
les résultats tout à fait différents de Barnett ? laseconde,
adresséepeut-être
à M. Vlan
Vleck,
commentexpliquer l’anisotropie
magnétocristalline lorsqu’il n’y
apas
contributiondes moments orbitaux ‘?
Réponse
de M. Van Vleck. - On doit s’attendreà une
correspondance
entrel’anisotropie
et les déviations durapport
gyromagnétique
de la valeur 2. Parexemple,
si on utilise un modèled’anisotropie
basé sur uncouplage pseudo-dipolaire,
on trouve quel’anisotropie
estproportionnelle
à(g- 2)4
(voir
la dernièrephrase
de la section 8 de monrapport;
avec cemodèle,
l’anisotropie
estproportionnelle
au carré de la constante D de
l’équation (29).
Réponse
deMeyer.
-- Il m’est difficile d’émettreune
opinion
sur les résultats et les mesures de Barnettqui
s’étendent sur un espace detemps
trèslong
etqui
sont certainement trèsprécis.
Je voudraiscependant
insister sur le fait quej’ai
effectué mes mesures des facteurs de Landé desalliages
isoélectro-niques
afin de trouver une relation entre le moment à saturation et le moment orbital déduit desmesures de Barnett.
Après
mespremières expériences
qui fournirent g =
2,oo.j’ai
en vain cherchéquelle
erreursystématique
pouvait
affecter mes mesures.Au cas où mes résultats seraient
malgré
touterronés,
en valeur
absolue,
cequi
est très peuprobable,
ils ne le seraient certainement pas en valeur relative
et toutes les substances étudiées
posséderaient
alorsà peu de chose
près
le même facteur de Landé.BIBLIOGRAPHIE.
[1] Pour une revue d’ensemble du sujet, voir : BATES C. F. 2014
Modern Magnetism, 1947, p. 202. 2014 BECKER-DORING.
2014 Ferromagnetismus, 1939, p. 72.
[2] COETERIER F. - Helv. Phys. Acta, 1935, 8, 522.
[3] FORRER R. - J.
