基礎磁性物理

磁性，特別是鐵磁性，往往會予人一種神祕的聯想，確實即使時至今日，仍有一些（鐵）磁性性質不甚明瞭，但吾人仍應以科學的角度去理解它，因此，對於過去所累積於磁性的研究結果能列入教科書者，應予系統化的介紹並傳授相關的專業知識。
本書為磁性物理之教科書，以理工科大四及研究所同學為主要對象。由於市面上相關的教材多半係以英文原著書寫，為方便閱讀，本書採中文方式陳述，其中偶有部分專有名詞則中英並陳，可供有興趣的同學或讀者自修參考。
書中分為六個章節：靜磁學、磁性起源、磁性種類、磁異方性、鐵（亞鐵）磁體之磁化與退磁、磁區與磁牆。內容儘量從物理的觀點來討論，有關材料與工程應用的部分，則收錄於：《應用磁性物理》（Applied Physics of Magnetism）。

任盛源

目前為中央研究院物理所研究員（Institute of Physics, Academia Sinica, Research Fellow）同時亦任教於臺灣科技大學機械系材料組。
1976年畢業於臺灣大學物理系並取得學士學位，1983年畢業於（美）卡內基美侖大學物理系（Carnegie-Mellon University, Physics Dept.）並取得博士學位，自1984年即服務於中研院物理所至今，其間亦曾分別於輔仁大學物理所及海洋大學光電所任職兼任教授，並持續在臺大材料、清大材料及交大電物等校系指導博士或碩士論文，至今受指導學生總數超過百餘人，研究課題俱與磁性物理相關；特別有關鐵磁性材料之電子傳輸、本徵磁性、單晶或非晶金屬磁材、磁彈性質、磁區與磁牆、鐵磁共振等。發表於SCI的文章篇數計135篇，（美）專利1項。

「磁性（Magnetism）」現象涵蓋了一個極為廣泛的課題，它可以與下列研究領域重疊：例如固態物理、電機工程、機械工程、材料與冶金工程、物理化學等。在工業界被應用的情形更是不勝枚舉，其重要性已不言可喻。作者自從在美國Carnegie-Mellon University物理研究所開始即從事「非晶磁性材料中磁牆運動」之研究，之後，回到中央研究院物理所仍一直持續地在磁性領域從事研究工作，至今已三十六年，在這段時間作者亦分別受聘於臺灣科技大學機械所、海洋大學光電所，及輔仁大學物理所，除指導學生論文外，並於上下學期在各研究所開課，名稱為「磁性物理與材料」。在準備教材時，深深感到市面上缺少一本適於大四或研一同學研讀有關「磁性」的教科書（且一般此類的教科書多為英文原版）。因此，作者特別就這些年研究與教學的經驗以中文寫成有關磁性物理的教科書，供大家分享。
這本書被命名《基礎磁性物理》，基本上，當然是與磁性（特別是鐵磁性）相關。在本書中作者要強調的是有關各項提及的（鐵）磁性其基礎物理方面的探討，較少（或僅偶然地）討論到材料特性與工程實用面。當然，這裡所指的基礎物理包括必須知悉的磁性理論與實驗。因此，這本書應該會給想入門磁學領域者一個良好的開始，讀者在閱讀本書之前僅需具備下列學科的背景知識：電磁學、固態物理、近代物理、固體力學，及熱力學。所以，原則上研讀本書對已修讀完大三課程的大四及研究所同學，應無太大的問題。
本書分為六個章節，第一章：靜磁學，介紹有關磁學中常用到的物理量、單位及其定義。第二章：磁性起源，介紹與磁起源相關之兩基本量―電子之軌道及自旋磁矩及彼此之作用，並進一步討論相鄰兩原子間的交換作用，作為形成鐵磁或反鐵磁現象之基本機制。第三章：磁性種類，介紹包括反磁、順磁、鐵磁、亞鐵磁、螺旋磁、反鐵磁及超順磁幾類常見對磁性的劃分（或種類）。並強調所謂侷限與巡遊電子兩觀點的對比。第四章：磁異方性，探討各磁異方性的起源、種類及實驗測定方式。第五章：鐵（或亞鐵）磁體之磁化與退磁，討論鐵磁體之基本（技術性）磁現象，包括去磁效應、磁路及磁滯曲線。第六章，磁區與磁牆，針對該兩磁性特徵的理論與實驗作討論。最末並附習題與解答，以供自修。
最後，本書的六個章節明顯尚未能包括磁性物理的全部以及其最新的發展，在此僅將之視為跨入磁性領域之入門教材，希望能予讀者有所幫助。

第一章 靜磁
1-1 簡介
1-2 偶極場
1-3 單位

第二章 磁性起源
2-1 軌道及自旋磁矩
2-2 史頓―葛拉賀實驗
2-3 自旋―軌道作用力
2-4 軌道角動量之壓制
2-5 軌道角動量之恢復
2-6 宏德法則
2-7 g 與 g' 值（實驗）
2-8 海森堡交換作用
2-9 小結論
2-10 附註

第三章 磁性種類
3-1 簡介
3-2 反磁性
3-3 順磁性
3-4 鐵磁性
3-5 螺旋磁性
3-6 亞鐵磁性
3-7 反鐵磁性
3-8 超順磁性
3-9 附註

第四章 磁異方性
4-1 磁異方性之起源
4-2 磁異方性
4-3 力矩磁力計
4-4 溫度與磁異方性之關係
4-5 磁異方性與晶粒大小之關係
4-6 附註

第五章 鐵（或亞鐵）磁體之磁化與退磁
5-1 去磁效應
5-2 磁力線
5-3 磁路
5-4 磁滯曲線
5-5 附註

第六章 磁區與磁牆
6-1 磁牆與磁區
6-2 磁區觀察實驗
6-3 附註

習　題
參考文獻
習題答案
索　引