Точка Кюри — это температура, при которой изменяется фазовое состояние вещества. В данной работе изучается фазовый переход из ферромагнитного состояния в парамагнитное на примере изменения магнитной восприимчивости $\chi $ от температуры. На рис. 1 приведен теоретический вид зависимости спонтанной намагниченности $M_s$ ниже точки Кюри и магнитной восприимчивости $\chi $ выше точки Кюри. При абсолютном нуле температуры спонтанная намагниченность ферромагнетика $M_s$ имеет максимальное значение. При повышении температуры возрастает дезориентирующая роль теплового движения, что приводит к монотонному уменьшению спонтанной намагниченности, и при достижении температуры Кюри $T_c,$ $M_s$ должна обратиться в нуль.

Из \textit{классической} теории фазовых переходов[1. Гл. 16 и 3. Гл. 3] следует, что в области температур выше точки Кюри ферромагнетики должны подчиняться закону Кюри – Вейсса \begin{equation} \label{GrindEQ__33_} \chi =\frac{C}{T-T_{c} } . \end{equation} Эта зависимость несколько напоминает закон Кюри для парамагнетиков $\chi =\frac{C}{T} $, но магнитная восприимчивость \textbf{$\chi $} в формуле \eqref{GrindEQ33_} обратно пропорциональна не абсолютной температуре \textbf{$T,$} а разности температур $(T-T_{c} ).$ Опыт показал, что в области высоких температур, при $T>T_{c} $ (в парамагнитной области), линейная зависимость обратной восприимчивости \textbf{${\raise0.7ex\hbox{$ 1 $}\!\mathord{\left/ {\vphantom {1 \chi }} \right. \kern-\nulldelimiterspace}\!\lower0.7ex\hbox{$ \chi $}} $} от температуры \textbf{$T$} достаточно хорошо выполняется (см. рис. 2). Но в непосредственной близости к точке Кюри, при приближении к ней со стороны высоких температур, имеется значительное отклонение от линейной зависимости (вблизи точки Кюри имеется изгиб). Оказалось, что переход из ферромагнитного состояния в парамагнитное происходит не сразу, а постепенно. Вещество находится в промежуточном состоянии между \textit{ферромагнетным} и \textit{парамагнетным} в некотором \textit{интервале} температур \textit{выше} \textit{точки Кюри} (так называемой переходной области). Для чистых ферромагнитных материалов этот интервал температур небольшой, для сплавов же он значительно шире. Вероятная схема, объясняющая это явление состоит в том, что вблизи точки Кюри при $T\ge T_{c} $ ещё существуют «группы» параллельных спинов (аналог капелек жидкости в паре), которые и приводят к б\'{o}льшему значению магнитной восприимчивости. Из-за наличия теплового движения «группы» спинов очень подвижны, т. е. в одних местах они исчезают – в других появляются. При температурах выше точки Кюри время жизни ориентированных спинов очень мало. Предполагаемые причины существования «групп» спинов: – флуктуации концентрации примесей по объему образца; – неоднородные механические деформации, приводящие к искажениям решетки. Для определения границ переходной области, помимо ферромагнитной точки Кюри \textbf{$T_{c}^{D} ,$}${}_{\ }$вводится парамагнитная точка Кюри \textbf{$T_{c}^{?} ,$} которая устанавливает верхнюю границу переходной области. $T_{c}^{?} ,$$T_{c}^{?} ,$Парамагнитная точка Кюри определяется экстраполяцией линейного участка кривой \textbf{${\raise0.7ex\hbox{$ 1 $}\!\mathord{\left/ {\vphantom {1 \chi }} \right. \kern-\nulldelimiterspace}\!\lower0.7ex\hbox{$ \chi $}} =f(T)$} до пересечения с осью температуры (рис. 2). Температурные зависимости спонтанной намагниченности \textbf{${\rm M}_rm_s $} и магнитной восприимчивости \textbf{$\chi $} описываются следующими выражениями: \textbf{$T$}\textit{ $<$ }\textbf{$T_rm_c ;$}\textit{ }\eqref{GrindEQ34_}

$\frac{1}{\chi } =B(T-T_{c} )^{\gamma } ,$ \textbf{$T$}\textit{ $>$ }\textbf{$T_{c} $}\textit{, } \eqref{GrindEQ35_} \noindent где \textit{А} и \textit{В} – константы; \textbf{$\beta $}и \textbf{$\gamma $} – критические индексы магнитного перехода, которые в парамагнитной области равны: \textbf{$\beta =1/2,$} \textbf{$\gamma =1.$} Вблизи точки Кюри \textbf{$T_rm_c $} значения критических индексов существенно отличаются от теоретических (см. табл. 1). \noindent \noindent \noindent \textit{Таблица 1} \noindent \textbf{Критические значения показателей степени в законе Кюри-Вейсса для некоторых ферромагнетиков [1, с. 546]} \begin{tabular}{|p{0.5in}|p{0.7in}|p{0.7in}|p{0.6in}|} \hline \textbf{Вещество} & \textbf{$\boldsymbol{\gammaup}$} & \textbf{$\boldsymbol{\betaup}$} & \textbf{Т${}_{\textrm{к}}$}
\hline Fe\newline Co\newline Ni\newline Gd\newline CrO${}_{2}$\newline CrBr${}_{3}$\newline EuS & 1,33\newline 1,21\newline 1,35\newline 1,3\newline 1,63\newline 1,215\newline $\mathrm{-}$ & 0,34\newline $\mathrm{-}$\newline 0,42\newline $\mathrm{-}$\newline $\mathrm{-}$\newline 0,368\newline 0,33 & 1 043\newline 1 388\newline 627,2\newline 292,5\newline 386,5\newline 32,56\newline 16,50
\hline \end{tabular} В соответствии с выражением \eqref{GrindEQ35_} магнитная восприимчивость в точке Кюри должна быть бесконечной. В действительности для реальных образцов она принимает конечное значение $\chiup$${}_{0}$, поэтому величину $\gammaup$ определяют из соотношения \begin{equation} \label{GrindEQ__36_} \frac{1}{\chi } -\frac{1}{\chi _{0} } =B(T-T_{c} )^{\gamma } . \end{equation}

Для определения величины критического индекса магнитной восприимчивости \textit{$\gamma$} необходимо:

– получить экспериментальную зависимость магнитной восприимчивости от температуры (см. рис. 4), после обработки которой найти температуру Кюри \textbf{$T_{{\rm A}} $} и соответствующее значение $\chiup$${}_{0}$;

– зная значения \textbf{$T_{c} $} и $\chiup$${}_{0}$, построить график зависимости $\lg \left({\raise0.7ex\hbox{$ 1 $}\!\mathord{\left/ {\vphantom {1 \chi }} \right. \kern-\nulldelimiterspace}\!\lower0.7ex\hbox{$ \chi $}} -{\raise0.7ex\hbox{$ 1 $}\!\mathord{\left/ {\vphantom {1 \chi _{0} }} \right. \kern-\nulldelimiterspace}\!\lower0.7ex\hbox{$ \chi _{0} $}} \right)$ от $\lg \left(T-T_{c} \right)$ и по угловому коэффициенту прямой определить значение $\gammaup$.