HAL Id: jpa-00214050
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Submitted on 1 Jan 1971
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ÉQUATION MAGNÉTIQUE D’ÉTAT DU GADOLINIUM AU VOISINAGE DU POINT DE
CURIE
M. Deschizeaux, G. Develey
To cite this version:
M. Deschizeaux, G. Develey. ÉQUATION MAGNÉTIQUE D’ÉTAT DU GADOLINIUM AU VOISI- NAGE DU POINT DE CURIE. Journal de Physique Colloques, 1971, 32 (C1), pp.C1-648-C1-649.
�10.1051/jphyscol:19711223�. �jpa-00214050�
JOURNAL DE PHYSIQUE Col/oqtle C 1, supplément au no 2-3, Tome 32, Février-Mars 1971, page C 1
-
648ÉQUATION
MAGNETIQUE D'ETAT
DU GADOLINIUM AU VOISINAGE DU POINT DE CURIEM. N. DESCHIZEAUX, G. DEVELEY
Laboratoire de Physique Industrielle et de Génie-Physique, Institut Polytechnique, Grenoble, France R6sumé. - L'étude expérimentale de la variation d'aimantation d'un monocristal de gadolinium en fonction du champ et de la température au voisinage du point de Curie a permis de déterminer les exposants critiques relatifs à la variation thermique de I'aimantation spontanée, la susceptibilité magnétique initiale et à l'isotherme critique. Nous avons également trouvé une équation d'état qui permet de définir la transition autour de Te.
Abstract. - From the magnetization, field, temperature experimental study of a gadolinium monocristal near its Curie point, we determine the critical exponents of the spontaneous magnetization, of the initial paramagnetic suscepti- bility and of the critical isothem. We also find an equation of state which defines the transition near Tc.
L'étude des variations de I'aimantation o d'un corps ferromagnétique a u voisinage de s a tempéra- ture de Curie Tc en fonction d u champ magnétique h et de la température T montre qu'il est possible de définir trois exposants critiques P, y et 6 liés respecti- vement aux variations thermiques de l'aimantation spontanée os et de la susceptibilité paramagnétique initiale X , et à I'isotherme critique correspondant à Tc
[l, 21 suivant les relations :
a, = r(Tc -
nB
pour T < Tc (1l / x o = p(T - Tc)? pour T > Tc (2)
étudie hors de l'entrefer d'un aimant dans lequel règne un champ magnétique réglable de 1 O00 à 11 000 Oe et pour des températures variant de
-
3 à 50 OC. L'aimantation varie, dans ces conditions de 130 à 2,5 uemlg.(5
- varie alors de 0,5 à 0'11 . Les courbes a2 = f (h/o) sont représentées sur les figures 1 et 2. La température de Curie est définie selon une méthode déjà décrite [6]. Le tableau résume les valeurs de B, 7 et 8 ainsi que celles déduites des modèles théo- riques.
0 = qhll* pour T = Tc (3) TABLEAU
Les mesures faites sur le nickel [3, 4 et 51 ont permis de vérifier ces lois au voisinage de Tc et de comparer les valeurs de y aux valeurs théoriques déduites des modèles d'king et d'Heisenberg. Nous nous propo- sons d'exposer ici les résultats relatifs à un monocris- ta1 de gadolinium, puis d'établir une relation liant les grandeurs expérimentales et définissant une équation d'état représentative de la transition autour de Tc.
1. Résultats expérimentaux.
-
Les mesures d'ai- mantation sont faites par extraction du monocristalI .OP
1 Y 6
- -
-
Champ moléculaire 112 1 3
Ising (3 dimensions) 5/16 514 5 2
Heisenberg (3 dimen-
sions) s 03 113 413 4,2
Auteur
(Tc = 293,3 OK) 0,38 4 0,02 1,19
+
0,05 3,62 3~ 0,002FIG. 1. -Isothermes du carre de l'aimantation en fonction
-
du rapport du champ interne à I'aimantation (zone ferroma- FIG. 2. -Isothermes du carré de I'aimantation en fonction gnétique). de l'inverse de la susceptibilité (zone paramagnétique).
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19711223
ÉQUATION MAGNÉTIQUE D'ÉTAT DU GADOLINIUM AU VOISINAGE DU POINT C 1
-
649La valeur expérimentale de y se trouve en désaccord (à exposants non forcément entiers) de la courbe.
avec une précédente détermination sur un monocris- Dans la région paramagnétique, au voisinage de ta1 [7] (y = 4/3), mais coïncide bien avec le résultat o = O et t > O pour que les lois d'échelle soient véri- obtenu sur deux polycristaux [5] (y = 1,17 et 1,16). fiées, selon Griffiths [12], le développement doit
avoir la forme : II. Equation d'état. - Les résultats expérimentaux
relatifs au gadolinium montrent que la relation fi(6 - 1) = y n'est pas vérifiée, aussi nous avons porté sur une courbe, en posant t = (T/Tc - 1)
X = o . 2 t 2 ~ l ' - "
et pour
Y = h . ~ - l . t - ~
Les points expérimentaux se placent sur une courbe unique (Fig. 3) ayant deux branches distinctes, l'une
FIG. 3.
-
Equation d'état du gadolinium.correspond à la région ferromagnétique, l'autre à la région paramagnétique.
Pour trouver une expression de l'équation d'état, nous avons cherché [10], en utilisant une méthode de moindres carrés, une approximation polynominale
les coefficients trouvés sont :
Pour la région ferromagnétique, au voisinage de l'isotherme critique t = O, a # O le développement devient :
h . o - l . t P ( i - s ) = b,
+
b , a 2 . t - 2 P+
les coefficients trouvés sont :
Sur la figure 3 les deux branches de courbe en trait plein représentent ces deux développements.
Les points voisins des axes correspondent soit à des champs faibles, soit à des températures éloignées de Tc. L'intersection de la branche ferromagnétique avec l'axe définit la valeur initiale Xo qui caractérise l'aimantation spontanée à la température T :
O, = JXtp
.
Si on choisit T = O on obtient l'aimantation spon- tanée absolue o0 = soit avec nos valeurs ,expéri- mentales 265 u. e. m. cgs/g valeur qui ne diffère que de moins de 5 % de celle donnée par Bozorth.
Conclusion. - Nous avons montré expérimenta- lement que l'on peut représenter la transition entre les états ferromagnétique et paramagnétique par une relation liant l'aimantation, le champ et la température.
Ce point de vue étant acquis pour le nickel, le gado- linium ainsi que pour CrBr,, il serait sans doute inté- ressant de le confirmer par l'étude précise des mono- cristaux de cobalt et de fer au voisinage de leur température de Curie.
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