キュリー・ワイスの法則

反強磁性の磁化率の温度依存性
右の常磁性領域がキュリー・ワイスの法則に従っている。（ただし正確には、容易軸・困難軸方向にわけた磁化率を測定しなければならない）

キュリー・ワイスの法則（キュリー・ワイス則、英: Curie–Weiss law）とは、強磁性や反強磁性のキュリー点以上の温度における磁化率の振る舞いを説明する法則である。ピエール・ワイス (Pierre Weiss) が1907年に発表した分子場理論により求めた。

キュリー・ワイスの法則は

$\chi ={\frac {C}{T-\theta _{p}}}$

で表される。ここで

$\chi$ は磁化率

C は物質固有のキュリー定数

T は物質の絶対温度（単位はケルビン）

$\theta _{p}$ は常磁性キュリー温度（単位はケルビン）。

これは、常磁性体におけるキュリーの法則

$\chi ={\frac {C}{T}}$

を拡張し、$\theta _{p}$の分だけ平行移動させたものととらえることができる。

この$\theta _{p}$は常磁性キュリー温度や漸近キュリー温度、漸近キュリー点などと呼ばれ、強磁性から反磁性へと転移する温度である強磁性キュリー温度T_cとはやや異なった値を示す。具体的には一般に、強磁性体では$\theta _{p}$はT_cよりも少しだけ大きい値をとり、反強磁性体では負の温度となる。常磁性キュリー温度$\theta _{p}$は、磁化率の逆数1/χのグラフを低温側に延長して、x軸と交わる (1/χ = 0) 温度として求めることができる。なお、強磁性体や反強磁性体では、強磁性キュリー温度やこれよりも低い温度においては、その物質は自発磁化を有し、キュリー・ワイスの法則は適用できない。

多くの物質（特に強磁性体）において、キュリー・ワイスの法則は常磁性キュリー温度付近の磁化率を説明することができない。これは、キュリー・ワイスの法則が平均場近似に基づいているためである。代わりに臨界指数$\gamma$を用い、以下の式により臨界挙動を取り扱うことができる。

$\chi \sim {\frac {1}{(T-T_{c})^{\gamma }}}$

しかし、$T\gg T_{c}$の温度領域においてはキュリー・ワイスの法則が依然有効である。

強磁性体や強磁性体においては、その磁化率を測定し、キュリー・ワイスの法則よりキュリー定数などを求めることで分子磁場や磁気モーメントの大きさ、交換エネルギーなどを決定することができる。

誘電体のキュリー・ワイス則

強誘電体でも同様に

$\epsilon ={\frac {C}{T-T_{0}}}$

が成り立っている。ここで

εは誘電率を

Tは物質の絶対温度（単位はケルビン）

T₀は常誘電性キュリー温度（単位はケルビン）。

一次相転移をする強誘電体は一般に、常誘電性キュリー温度T₀は強誘電性キュリー温度T_cよりも小さい (T_c > T₀)。 二次相転移をする場合は一致する(T_c = T₀)。

関連項目

• キュリーの法則
• 常磁性

参考文献

• Introduction to Solid State Physics 7th ed. (1996) by Charles Kittel