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15. Magnetische Eigenschaften der Festkörper

Magnetit [ mineralienatlas.de ]

Ursachen des Magnetismus

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Quasigebundene und quasifreie Elektronen

Magnetische Momente der Atome:BahnmagnetismusSpin

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[W. Brewer]

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[W. Brewer]

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[W. Brewer]

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[W. Brewer]

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[W. Brewer]

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[W. Brewer]

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15.2. Para- und Diamagnetismus

Permeabilität Suszeptibilität Temperaturabhängigkeit

(Curietemperatur) Idealer Diamagnetismus bei

Supraleitern

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[W. Brewer]

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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:

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Paul Langevin(1872 -1946) ESPCI Paris Neutronenmoderator Langevin-Gl. der Statistik Langevin-Funktion

Piezoelektrizität für Sonar

[ Wikipedia ]

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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.

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Pierre Curie(1859-1906) Paris Piezoelektrizität 1896 Curie-Gesetz 1907 Curie-Weiss-Gesetz Curie-Konstante Curie-Temperatur 1903 Nobelpreis (Ra, Po)

[ Wikipedia ]

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Pierre-Ernest Weiss(1865 – 1940) Zürich Lyon, Rennes 1907 Molekularfeld-

Näherung Curie-Weiss-Gesetz Weiss‘sche Bezirke

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Pauli-Paramagnetismus

[ Bergmann/Schäfer ]

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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 ]

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Pauli-Paramagnetismus

[ Hunklinger ]

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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 ]

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[W. Brewer]

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Diamagnetische Levitation

[http://www.hfml.science.ru.nl/levitation-movies.html ]

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Diamagnetische Levitation

[http://www.hfml.science.ru.nl/levitation-movies.html ]

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[ G. Hilscher ]

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15.3 Ferro-, Antiferro- und Ferrimagnetismus

Barkhauseneffekt Hysterese Remanenz Koerzitivfeldstärke Ferrimagnetika Austauschenergie Néel-Temperatur

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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 ]

Barkhausen-Versuch

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[ R. Schäfer ]

Barkhausen-Versuch: Sättigung – keine Sprünge

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[ R. Schäfer ]

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Austauschenergie

[ H. Zabel ]

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Austauschenergie

[ Bergmann/Schäfer ]

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Ising-Modell

[ H. Zabel ]

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[W. Brewer]

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[ H. Zabel ]

33

M

MR

MS

HC HC H

Ferromagnetismus:

Magnetisierungskurve M = f(H)

blau – Verlauf der Neukurve

MS - Sättigungsmagnetisierung

MR Remanenz

HC - Koerzitivfeldstärke

Material Curie-Temperatur

TC [K]

Co 1404

Fe 1043

Ni 631

Gd 289

V2A < TRT

TC

χ

T

r

C

C

T T1

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Drehung der Magnetisierungs-

richtungH

H

irreversible Wandverschie-

bungen

H

reversible Wandverschie-

bungen

Festkörper

(M=0, H=0)

H

M

Magnetisierungsverhalten von Ferromagnetika:

Basisebene

H [kAm-1]M

[V

sm-2]

0.04

0.08

0.12

20 40 60 80

Magnetisierungskurve für Co

hexagonale Achse

0 0 0 1

1 0 1 0

Kristallanisotropie:

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Néel - WandBloch - Wand

N S

N

N

Entstehung ferromagnetischer Bereiche (a) ohne (b) mit Abschlußbereichen

Magnetische Domänenstrukturen:

a) b)

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[ R. Gross ]

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[W. Brewer]

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[W. Brewer]

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Louis Néel( 1904 – 2000 )

Franz. Physiker 1970 Nobelpreis

(Antiferromagnetismus u. Ferromagnetismus)

Néel-Temperatur Néel-Wand

[ nobelprize.org ]

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[ R. Gross ]

Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 41

[ H. Zabel ]

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[ R. Gross ]

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[ H. Zabel ]

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