Задачи
1. Вычислить магнонные части термодинамических величин при температурах
.
Решение. Существенны магноны с малыми квазиимпульсами к, распространяющиеся в направлении, где щель минимальна, т. е. вблизи
оба эти значения дают одинаковый вклад.
Например, при малых
имеем, с требуемой точностью,
где
для кубических кристаллов или
для одноосных кристаллов типа «легкая ось». Распределение магнонов при рассматриваемых температурах можно считать больцмановским (т. е. можно пренебречь единицей в знаменателях подынтегральных выражений) и заменить везде в предэкспоненциальных множителях в
на
Интегрирование по k и по
распространяется до
результате находим
При вычислении теплоемкости следует дифференцировать только экспоненциальный множитель
2. Определить зависимость намагниченности от внешнего поля при условиях
Решение. В указанных условиях можно пренебречь релятивистскими членами и писать
в виде (70,11). Продифференцировав выражение (71,4), находим
В интеграле существенны малые k. Поэтому
(полагаем
— значение М при
) и окончательно
Таким образом, в рассматриваемых условиях
.
3. Определить зависимость намагниченности при
от внешнего поля в слабых полях.
Редпение. Дифференцируя интеграл
из (71,10) по §, получим
При
интеграл по
расходится логарифмически при малых k. Поэтому, ограничиваясь логарифмической точностью, можно положить в первом множителе в знаменателе
а во втором
при этом обрезать
интеграл снизу при
и сверху при
. В результате получим
Напомним, что в (71,10) пренебрежено К. При в логарифме
заменяется на
4. В обменном приближении определить пространственную корреляционную функцию флуктуаций намагниченности на расстояниях
Решение.
Операторы
, удовлетворяющие правилу коммутации (70,6) и выраженные через операторы уничтожения и рождения магнонов имеют вид (в шредингеровском представлении)
С помощью этих операторов вычисляем корреляционную функцию
(индексы i, k пробегают значения х, y). Учтя, что отличные от нуля диагональные матричные элементы имеют только произведения
— числа заполнения состояний магнонов), находим
Подынтегральное выражение прямо дает фурье-компоненту корреляционной функции. Постоянный член в ней можно опустить: ему соответствует
-функционное слагаемое в
, между тем, как все рассмотрение относится лишь к расстояниям
. Таким образом,
В классическом пределе, при
, находим
В кубическом ферромагнетике
, и тогда