Magnetische domeinen
De microscopische ordening van elektronenspins die kenmerkend is voor ferromagnetische materialen leidt tot de vorming van gebieden van magnetische uitlijning die domeinen worden genoemd.
De belangrijkste implicatie van de domeinen is dat er in ferromagnetische materialen binnen individuele domeinen al een hoge mate van magnetisatie is, maar dat die domeinen bij afwezigheid van externe magnetische velden willekeurig georiënteerd zijn. Een bescheiden toegepast magnetisch veld kan een grotere mate van uitlijning van de magnetische momenten met het externe veld veroorzaken, waardoor een grote vermenigvuldiging van het toegepaste veld ontstaat.
Deze illustraties van domeinen zijn slechts conceptueel en niet bedoeld om een nauwkeurige schaal van de grootte of vorm van domeinen aan te geven. De microscopische gegevens over magnetisatie geven aan dat de netto magnetisatie van ferromagnetische materialen als reactie op een extern magnetisch veld in feite meer optreedt door de groei van de domeinen evenwijdig aan het toegepaste veld ten koste van andere domeinen dan door de heroriëntatie van de domeinen zelf zoals in de schets wordt gesuggereerd.
Enige van de meer directe bewijzen die we hebben over domeinen komen van beeldvorming van domeinen in eenkristallen van ferromagnetische materialen. De schetsen hierboven zijn naar Young en zijn aangepast van uitvergrote beelden van domeingrenzen in eenkristallen van nikkel. Zij suggereren dat het effect van externe magnetische velden is dat de domeingrenzen verschuiven ten gunste van de domeinen die evenwijdig zijn aan het toegepaste veld. Het is niet duidelijk hoe dit geldt voor magnetische bulkmaterialen die polykristallijn zijn. Bedenk dat de interne magnetische velden die ontstaan door de lange-afstandsordening van de elektronspins veel sterker zijn, soms honderden malen sterker, dan de externe magnetische velden die nodig zijn om deze veranderingen in domeinuitlijning te veroorzaken. De effectieve vermenigvuldiging van het externe veld die door de uitlijning van de domeinen kan worden bereikt, wordt vaak uitgedrukt in termen van de relatieve permeabiliteit.
Domeinen kunnen zichtbaar worden gemaakt met behulp van magnetische colloïdale suspensies die zich concentreren langs de domeingrenzen. De domeingrenzen kunnen worden afgebeeld met gepolariseerd licht, en ook met behulp van elektronendiffractie. De waarneming van de beweging van de domeingrenzen onder invloed van toegepaste magnetische velden heeft bijgedragen tot de ontwikkeling van theoretische behandelingen. Aangetoond is dat de vorming van domeinen de magnetische bijdrage aan de vrije energie minimaliseert.