0. Historische Entwicklung der FestkörperphysikWS2014... · Satyendranath Bose Bengalisch:...

Stein-, Bronze- und Eisenzeit

• Materialnutzung

• Werkzeuge

• Schmuck

• Gebrauchsgegenstände

Prof. Dr. Paul Seidel VL FKP MaWi WS 2014/15

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[ Ur-und Frühgeschichte FSU ]

0. Historische Entwicklung der Festkörperphysik

16./17. Jahrhundert

• Minerale, Metalle, Gläser

• Systematische Sammlung

• Zusammenhang Struktur und Elemente

• Korpuskulare oder atomare Struktur

• Magnetismus

• Elastizität

• Doppelbrechung


2

Johannes Keppler (1571-1630)

• Kristallsymmetrie

• Idee vom Gitteraufbau

• Dicht gepackte Kugeln

• Periodische Anordnungen

• Schneeflocken


3

[ Wikipedia ]

18. / 19. Jahrhundert

• Kontinuumsmodelle

• Entwicklung der Vorstellung von der Gitterstruktur der Kristalle:

- geometrische Kristallografie

- Rationalitätsgesetze

- Periodizität und atomare Gitterstruktur

- Kristallklassen

- Raumgruppen


4

Auguste Bravais

(1811-1863)

• Studium Paris

• 1837 Promotion Lyon

• 1841 Prof. Lyon

• 1845 Prof. an der

École polytechnique Paris

• 1849/50 im 3-D-Raum nur 14 unabhängige (Bravais)Gitter


5

Leonhard Sohncke (1842 – 1897)

• Gruppentheoretische Behandlung: Erweiterte 1879 die 14 auf 65 Raumgruppen

• 1871-83 Karlsruhe

• 1883-86 Prof. in Jena

(1.Direktor des Phys. Inst.)

• Polarisation, Doppelbrechung

• Meterologie

• 1886-97 München


6

Arthur Moritz Schoenflies(1853-1928)

• Promo (Mathe) 1877 Berlin

• Habil 1884 Göttingen

• Prof in Göttingen,

Königsberg, Frankfurt

• 1889 „Über Gruppen von

Transformationen des

Raumes in sich“ (227)

• 1891 230 Raumgruppen


7

[www-history.mcs.st-andrews.ac.uk ]

Jewgraf Stepanowitsch Fjodorow (1853-1919)

• Kristallograph, Mineraloge

und Mathematiker

• St. Petersburg

• 1890/91 228 bzw. 229

„Regelmäßige Systeme“

• 1891 230 Raumgruppen


8

[ Wikipedia ]

Auf dem Weg zur Modernen Festkörperphysik

• Röntgenstrukturanalyse

• Elektronenbeugung

• Zwischenatomare Bindung

• Erklärung der Eigenschaften (Wärmekapazität, elektrische Leitung in Metallen und Halbleitern, Magnetismus in Festkörpern)


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Wilhelm Conrad Röntgen

(1845 – 1923)

• Entdeckung der X-Strahlen (Röntgenstrahlen)

• 1901 Nobelpreis

(das Preisgeld stiftete er der Uni Würzburg)

• verfasste bewusst keine Patente, um die Entdeckung allen zugänglich zu machen


10

Max von Laue

(1879-1960)

Im Jahr 1912 entdeckte er zusammen mit Friedrich und Knipping die Beugung von Röntgenstrahlen an Kristallen. Damit waren sowohl der Wellencharakter der Röntgenstrahlung als auch die Gitterstruktur der Kristalle nachgewiesen. Für seine Arbeit erhielt von Laue 1914 den Nobelpreis für Physik.


11

[nobelprize.org]

Sir William Henry Bragg

(1862-1942)

William Lawrence Bragg

(1890-1971)

1915 Nobelpreis für Physik "für ihre Verdienste um die Erforschung der Kristallstrukturen mittels Röntgenstrahlen“


12

[nobelprize.org]

Peter Debye

(1884-1966)

• Niederländer

• Prof. in Zürich, Utrecht, Göttingen, Leipzig, Berlin

• 1936 Nobelpreis für Chemie

• Ab 1939 Cornell Uni Ithaca, NY


13[ nobelprize.org ]

Louis-Victor de Broglie

(1892-1087)

1929 Nobelpreis für Physik für seine Entdeckung der Wellennatur des Elektrons (Welle-Teilchen-Dualismus) in seiner Dissertation Recherches

sur la theorie des Quanta und der daraus resultierenden Theorie der Materiewellen


14

[Wikipedia]


15[A. Hemmerich ]

Léon Nicolas Brillouin

(1889 – 1969)

• Brillouin-Zone,

• Brillouin-Streuung,

• WKB-Näherung


16

[scienceworld.wolfram.com ]

Neutronenstreuung und -spektroskopie

• Nobelpreis 1994

• Bertram N. Brockhouse

(1918-2003)

• Clifford G. Shull

(1915-2001)


17

Johannes Diderik van der Waals (1837-1923)

• Lehrer, Schuldirektor

• dann Studium ohne Abi!

• 1877-1908 Prof. Uni

Amsterdam

• 1910 den Nobelpreis "für

die Zustandsgleichung der

Gase und Flüssigkeiten„

(Van-der-Waals-Gleichung)


18

Max Born (1882-1970)

• 1915 „Dynamik der Kristallgitter“

• Göttingen, Berlin

• Frankfurt

• Göttingen (1921-33)

• Exil in U.K. bis 1953

• 1954 Nobelpreis für

„Kopenhagener Deutung“


19

Georg Simon Ohm

(1789-1854)

• ab 1813 Lehrer

• Ab 1833 Prof. in Nürnberg später in München


20

[Wikipedia]

Michael Faraday (1791-1867 )


21

• Elektromagnetismus

• Leitung von Elektrizität

in Ionenkristallen

[Wikipedia]

Philipp Lenard (1862-1947)

• Atom- und Festkörperphysiker

• Uni Heidelberg (bei H. Quincke und R. Bunsen)

• 1889 Leuchtmechanismen der „Lenard-Phosphore“ (angeregte Elektronen)

• ab 1891 Bonn (mit Heinrich Hertz)

• ab 1898 Uni Kiel: Lichtelektrischer Effekt, Kathodenstrahlen (1905 Nobelpreis!), Ionisierung von Luft durch UV (Lenard-Effekt)

• 1907-1932 Uni Heidelberg (Radiologisches Institut)

• ab 1922 sogenannte „Deutsche Physik“ (dazu Lehrbuch 1936) mit Johannes Stark (Nobelpreis 1919 für den Stark-Effekt)


22

[Wikipedia]

Karl Baedecker

(1877-1914)

• Sohn des Herausgebers der Reiseführer F. Baedecker

• a.o. Prof. für Physik in Jena 1910-1914!

• „Die elektrischen Erscheinungen in metallischen Leitern“

• Ab 1908 Metallschichten nach Reaktion mit Dämpfen, z.B. CuI („Entdecker“ der Dotierung!)


23

[Hartung]


24

H. Kamerlingh Onnes 1911 Supraleitung

Albert Einstein (1879-1955)

• In Ulm geb.

• 1901-19 Schweizer

Staatsbürgerschaft

• 1921 Nobelpreis

(Lichtelektrischer Effekt)

• Emigierte 1932 in die USA

(Prof. in Princeton)


25[Wikipedia]

Robert Wichard Pohl

(1884-1976)

• Seit 1920 Uni Göttingen

• 1925 künstliche Alkali-

halogenidkristalle

• 1931 „Farbzentren“

• 1938 Halbleiterverstärker


26

Paul Karl Ludwig Drude

• 1863-1906

• Leipzig, Giessen, Berlin


27

[Wikipedia]

Hendrik Antoon Lorentz

• 1853-1928

• Elektron als Träger der Ladung

• Lorentzkraft

• Nobelpreis 1902 mit P. Zeeman


28

[Wikipedia]

Gemälde von Menso Kamerlingh Onnes

Sir Joseph John Thomson

(1856-1940)

• 1897 Entdeckung des Elektrons

• Nobelpreis 1906


29

[Wikipedia]

Arnold Sommerfeld

(1868-1951)


30

Mathematiker und Theoretischer Physiker

• Prof. in Clausthal, Aachen, München

• Schüler: Heisenberg, Pauli, Debye u.a.

• Sommerfeldkonstante• Sommerfeld-Metall

(freies Elektronengas)

[Wikipedia]

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


31

[ nobelprize.org ]

Satyendranath Bose Bengalisch: সেত��নাথ বসু, Satyendranāth Basu

(1894-1974)


32

• Indischer Physiker

• Bose-Einstein-Statistik

• Bose-Einstein-Kondensat

• Bosonen (Bezeichnung

nach Paul Dirac)

[www.interpedix.de ]

Enrico Fermi(1901-1954)

• Fermionen

• Fermi-Dirac-Statistik

• Fermiflächen u.a.

• 1938 Nobelpreis Physik

(Neutronenbeschuss etc.)

• Ab 1938 USA

• Manhattan-Projekt ...


33

[ nobelprize.org ]

Paul A.M. Dirac (1902-1984)

• 1925 Poissonklammern

• 1926 Transformationstheorie

• 1928 Dirac-Gl.

• Begriff „Boson“

• Fermi-Dirac-Statistik

• Magnetischer Monopol

• 1933 Nobelpreis


34

[ nobelprize.org ]

Anwendung der Quantenmechanik in der Festkörperphysik ab 1928

• Schrödinger-Gleichung• Eindimensionales periodisches Potential• Austausch-Wechselwirkung bei kovalenter Bindung• Theorien für Ferro-, Dia- und Antiferromagnetismus

• Innerhalb von ca. 5 Jahren entstand Moderne Festkörperphysik (erst seit Mitte der 50er Jahre so bezeichnet)


35

Erwin Schrödinger

• 1887-1961

• 1920 in Jena!

• 1933 Nobelpreis

(zusammen mit

P. Dirac)


36

[ www.zbp.univie.ac.at ]

Werner Heisenberg(1901-1976)

• Studium bei A. Sommerfeld

• Assistent bei M. Born

• 1927 Prof. Leipzig

• 1932 Nobelpreis

(Wasserstoffspektrum)

• Unschärferelation

• 1942-45 KWI Berlin

• „Uranprojekt“

• ab 1946 MPI Göttingen

und München


37

[ Wikipedia ]

Felix Bloch( 1905-1983)

• Studium ETH

• Leipzig (Heisenberg)

• Bandstruktur (Bloch-Theorem)

• 1929 Assistent Pauli (ETH)

• 1934-71 Stanford

• „Manhattan project“

• Ferromagnetismus (B.-Wand)

• 1952 Nobelpreis (NMR)


38

[nobelprize.org ]

Lew Landau(1908-1968)

• 1929 Forschungsstudium bei Heisenberg, Pauli, Ehrenfest, Born

• 1932 PTI Kharkov• 1937 PI Moskau (Kapitza)• 1938 interniert (Stalin) • 1962 Nobelpreis• (Festkörpertheorie,

Flüssighelium)• Landau-Niveaus• Superfluidität


39

[nobelprize.org ]

William B. Shockley(1910-1989)

• 1932 Abschluss Caltec

• 1936 Promo am MIT (Slater)

• Bell Telephone Labs

• 1947 Transistoreffekt

• 1955 Beckman Instruments

• 1956 Nobelpreis (Transistor)

• 1963 Prof. in Stanford

• 1963 „Dysgetics“ (IQ<100)


40

[ Wikipedia ]

John Bardeen(1908-1991)

• 1938 Promo bei Wigner• 1938-41 Privatdozent• WW II Navy Lab Washington• 1945-51 Bell Labs• 1947 Transistoreffekt• 1956 und 1972 Nobelpreis !• 1962 Leuchtdiode• 1956 BCS-Theorie• 1951-75 Illinois


41

[ Wikipedia ]


42

1948Erster TransistorBell Labs


43

[ A. Carrington]


44

Leo Esaki Ivar Giaever Brian David Josephson

[nobelprize.org ]

Gerd Binnig

Heinrich Rohrer

• Nobelpreis 1986 für Rastertunnelmikroskop


45

[nobelprize.org ]


46

[ A. Carrington ]


47

www.nobel.se/physics/laureates

2003:

A.A. Abrikosov,V. L. Ginzburg,A. J. Leggett

Physiknobelpreis 2007Peter Grünberg & Albert Fert


48

[nobelprize.org ]

Physiknobelpreis 2010Andre Geim & Konstantin Novoselov


49

[nobelprize.org ]

Chemie-Nobelpreis 2011Dan Shechtman - Quasikristalle


50


51

Nobelpreis Physik 2014: Blaue LED

Isamu Akasaki , Hiroshi Amano und Shuji Nakamura

[Physik-Journal]

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