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Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/141 15. Magnetische Eigenschaften der Festkörper Magnetit [ mineralienatlas.de ]

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Präsentation zum Thema: "Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/141 15. Magnetische Eigenschaften der Festkörper Magnetit [ mineralienatlas.de ]"—  Präsentation transkript:

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

2 Ursachen des Magnetismus Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/142  Quasigebundene und quasifreie Elektronen  Magnetische Momente der Atome: Bahnmagnetismus Spin

3 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/143 [W. Brewer]

4 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/144 [W. Brewer]

5 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/145 [W. Brewer]

6 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/146 [W. Brewer]

7 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/147 [W. Brewer]

8 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/148 [W. Brewer]

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

10 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1410 [W. Brewer]

11 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1411 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:

12 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1412 Paul Langevin ( )  ESPCI Paris  Neutronenmoderator  Langevin-Gl. der Statistik  Langevin-Funktion  Piezoelektrizität für Sonar [ Wikipedia ]

13 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1413 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.

14 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1414 Pierre Curie ( )  Paris  Piezoelektrizität  1896 Curie-Gesetz  1907 Curie-Weiss-Gesetz  Curie-Konstante  Curie-Temperatur  1903 Nobelpreis (Ra, Po) [ Wikipedia ]

15 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1415 Pierre-Ernest Weiss (1865 – 1940)  Zürich  Lyon, Rennes  1907 Molekularfeld- Näherung  Curie-Weiss-Gesetz  Weiss‘sche Bezirke

16 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1416 Pauli-Paramagnetismus [ Bergmann/Schäfer ]

17 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1417 Wolfgang Pauli ( )  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 ]

18 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1418 Pauli-Paramagnetismus [ Hunklinger ]

19 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1419 John H. van Vleck ( )  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 ]

20 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1420 [W. Brewer]

21 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1421 Diamagnetische Levitation [http://www.hfml.science.ru.nl/levitation-movies.html ]

22 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1422 Diamagnetische Levitation [http://www.hfml.science.ru.nl/levitation-movies.html ]

23 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1423 [ G. Hilscher ]

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

25 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1425 Heinrich Barkhausen ( )  Promo in Göttingen zu elektrischen Schwingungen  Industrie (Siemens)  1910 Habil. TH Berlin  ab 1911 TH Dresden  B.- Rauschen  B.- Effekt  Elektronenröhren [ wikipedia ]

26 Barkhausen-Versuch Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1426 [ R. Schäfer ]

27 Barkhausen-Versuch: Sättigung – keine Sprünge Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1427 [ R. Schäfer ]

28 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1428 Austauschenergie [ H. Zabel ]

29 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1429 Austauschenergie [ Bergmann/ Schäfer ]

30 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1430 Ising-Modell [ H. Zabel ]

31 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1431 [W. Brewer]

32 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1432 [ H. Zabel ]

33 33 M MRMR MSMS HCHC HCHC H Ferromagnetismus: Magnetisierungskurve M = f(H) blau – Verlauf der Neukurve M S - Sättigungsmagnetisierung M R Remanenz H C - Koerzitivfeldstärke MaterialCurie-Temperatur T C [K] Co1404 Fe1043 Ni631 Gd289 V2A< T RT TCTC χ T Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14

34 34 Drehung der Magnetisierungs- richtung H H irreversible Wandverschie- bungen H reversible Wandverschie- bungen Festkörper (M=0, H=0) H M Magnetisierungsverhalten von Ferromagnetika: Basisebene H [kAm -1 ] M [Vsm -2 ] Magnetisierungskurve für Co hexagonale Achse Kristallanisotropie:

35 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1435 Néel - Wand Bloch - Wand N S N N Entstehung ferromagnetischer Bereiche (a) ohne (b) mit Abschlußbereichen Magnetische Domänenstrukturen: a) b)

36 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1436 [ R. Gross ]

37 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1437 [W. Brewer]

38 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1438 [W. Brewer]

39 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1439 Louis Néel ( 1904 – 2000 )  Franz. Physiker  1970 Nobelpreis (Antiferromagnetismus u. Ferromagnetismus)  Néel-Temperatur  Néel-Wand [ nobelprize.org ]

40 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1440 [ R. Gross ]

41 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1441 [ H. Zabel ]

42 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1442 [ R. Gross ]

43 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1443 [ H. Zabel ]

44 Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/1444


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