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15. Magnetische Eigenschaften der Festkörper

15. Magnetische Eigenschaften der Festkörper. Magnetit [ mineralienatlas.de ]. Quasigebundene und quasifreie Elektronen Magnetische Momente der Atome: Bahnmagnetismus Spin. Ursachen des Magnetismus. [W. Brewer]. [W. Brewer]. [W. Brewer]. [W. Brewer]. [W. Brewer]. [W. Brewer].

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15. Magnetische Eigenschaften der Festkörper

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Presentation Transcript

  1. 15. Magnetische Eigenschaften der Festkörper Magnetit [ mineralienatlas.de ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  2. Quasigebundene und quasifreie Elektronen Magnetische Momente der Atome: Bahnmagnetismus Spin Ursachen des Magnetismus Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  3. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  4. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  5. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  6. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  7. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  8. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  9. 15.2. Para- und Diamagnetismus • Permeabilität • Suszeptibilität • Temperaturabhängigkeit (Curietemperatur) • Idealer Diamagnetismus bei Supraleitern Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  10. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  11. Langevinscher Paramagnetismus • Der Gesamtdrehimpuls eines Atomes im Grundzustand lässt sich theoretisch über die sogenannten Hundschen Regeln bestimmen. Wichtigste Essenz daraus ist, dass sich der Gesamtdrehimpuls • 1. einer abgeschlossenen Schale und • 2. einer bis auf ein Elektron halb gefüllten Schale immer zu Null addiert. In allen anderen Fällen besitzt das Atom also ein magnetisches Moment. • Die Temperaturabhängigkeit dieses Beitrags wird durch das Curiesche Gesetz beschrieben: Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  12. Paul Langevin(1872 -1946) • ESPCI Paris • Neutronenmoderator • Langevin-Gl. der Statistik • Langevin-Funktion • Piezoelektrizität für Sonar [ Wikipedia ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  13. Magnetisierung ~ Langevin-Funktion • m - Magnetisches Moment eines Teilchens • B - Betrag des angelegten äußeren Magnetfeldes • Magnetisierung M eines Paramagneten M = NmL(ξ) • N steht dabei für die Stoffmenge und m für das magnetische Moment der einzelnen Spins des Paramagneten. Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  14. Pierre Curie(1859-1906) • Paris • Piezoelektrizität • 1896 Curie-Gesetz • 1907 Curie-Weiss-Gesetz • Curie-Konstante • Curie-Temperatur • 1903 Nobelpreis (Ra, Po) [ Wikipedia ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  15. Pierre-Ernest Weiss(1865 – 1940) • Zürich • Lyon, Rennes • 1907 Molekularfeld- Näherung • Curie-Weiss-Gesetz • Weiss‘sche Bezirke Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  16. Pauli-Paramagnetismus [ Bergmann/Schäfer ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  17. Wolfgang Pauli(1900-1958) • Studium in München bei A. Sommerfeld; Assistent bei M.Born • Pauli-Prinzip 1925 • Prof. in Hamburg, ETH, • Ab 1935 USA (Princeton) • Ph-Nobelpreis 1945 [ nobelprize.org ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  18. Pauli-Paramagnetismus [ Hunklinger ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  19. John H. van Vleck(1899-1980) • US-amerik. Physiker • 1977 Nobelpreis zusammen mit Nevill F. Mott und Philip W. Anderson "für die grundlegenden theoretischen Leistungen zur Elektronenstruktur in magnetischen und ungeordneten Systemen" [nobelprize.org ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  20. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  21. Diamagnetische Levitation [http://www.hfml.science.ru.nl/levitation-movies.html ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  22. Diamagnetische Levitation [http://www.hfml.science.ru.nl/levitation-movies.html ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  23. [ G. Hilscher ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  24. 15.3 Ferro-, Antiferro- und Ferrimagnetismus • Barkhauseneffekt • Hysterese • Remanenz • Koerzitivfeldstärke • Ferrimagnetika • Austauschenergie • Néel-Temperatur Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  25. Heinrich Barkhausen(1881-1956) • Promo in Göttingen zu elektrischen Schwingungen • Industrie (Siemens) • 1910 Habil. TH Berlin • ab 1911 TH Dresden • B.- Rauschen • B.- Effekt • Elektronenröhren [ wikipedia ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  26. Barkhausen-Versuch [ R. Schäfer ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  27. Barkhausen-Versuch: Sättigung – keine Sprünge [ R. Schäfer ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  28. Austauschenergie [ H. Zabel ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  29. Austauschenergie [ Bergmann/ Schäfer ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  30. Ising-Modell [ H. Zabel ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  31. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  32. [ H. Zabel ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  33. Ferromagnetismus: M MS MR HC HC H χ Magnetisierungskurve M = f(H) blau – Verlauf der Neukurve MS - Sättigungsmagnetisierung MR Remanenz HC - Koerzitivfeldstärke T TC Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  34. H Magnetisierungskurve für Co M [Vsm-2] hexagonale Achse 0.12 0.08 Basisebene H 0.04 80 60 20 40 H [kAm-1] Magnetisierungsverhalten von Ferromagnetika: Kristallanisotropie: Drehung der Magnetisierungs-richtung M irreversible Wandverschie-bungen H reversible Wandverschie-bungen H Festkörper (M=0, H=0) Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  35. S N N N Magnetische Domänenstrukturen: b) a) Entstehung ferromagnetischer Bereiche (a) ohne (b) mit Abschlußbereichen Bloch - Wand Néel - Wand Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  36. [ R. Gross ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  37. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  38. [W. Brewer] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  39. Louis Néel( 1904 – 2000 ) • Franz. Physiker • 1970 Nobelpreis (Antiferromagnetismus u. Ferromagnetismus) • Néel-Temperatur • Néel-Wand [ nobelprize.org ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  40. [ R. Gross ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  41. [ H. Zabel ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  42. [ R. Gross ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  43. [ H. Zabel ] Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

  44. Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

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