By Dieter Wagner

Das vorliegende Bueh enthlHt im wesentliehen den Inhalt einer Vor lesung tiber die Theorie des Magnetismus, die sich an Studierende der Physik von mittleren Semestern an wandte. In seinem Aufbau folgt das Bueh der nattirlichen Einteilung der magnetisehen Substanzen, d. h. es werden zuerst der Diamagnetismus, dann der Paramagnetismus und zum SehluB der Ferromagnetismus bzw. Antiferro- und Ferri magnetismus behandelt. NaturgemaB bringt es der besehrankte Umfang des Buehs mit sich, daB einige Teilgebiete des Magnetismus weniger ausftihrlieh behandelt werden als andere. So liegt im ersten Teil des Buehs der Akzent auf dem de Haas-van Alpheneffekt, der ftir das Verhalten der Elektronen im Kristall auBerst instruktiv ist. 1m zweiten Teil ist das Sehwergewieht auf dem EinfluB des Kristallfelds auf den Paramagnetismus der Atome und den damit verbundenen Problemen (Kramers-Theorem, adiabatisehe Entmagnetisierung, paramagnetisehe Resonanz usw. ) gelegt worden. Der tiberwiegende Teil des letzten Absehnitts ist der Austausehweehselwirkung und dem resultierenden Vielteilchenproblem fUr ein method atomarer Spins gewidmet. Die Eigenschaften dieses platforms werden in ver ehiedenen Naherungen diskutiert. Auf die Darstellung der teehniseh interessanten Probleme (Hysterese, Magnetostriktion usw. ) muBte jedoeh in diesem Rahmen verziehtet werden. Der interessierte Leser wird jedoeh keine Mtihe haben, sich anhand der zitierten Literatur eingehend in die Materie ei nzuarbei ten. Herrn Dr. Ballensiefen bin ieh fUr seine Hilfe bei der Herstellung der Abbildungen zu Dank verpfliehtet. KOln, im November 1965 Dieter Wagner v Inhaltsverzeichnis Seite Einteilung der magnetischen Substanzen I. Diamagnetismus 1. Das Bohr-van Leeuwen-Theorem three 2.

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Nach (1,37) ist die Suszeptibilitat des Elektronengases in erster Naherung 3 /li Xp = 2:NYo' (2,1) Das Auffallende dieses Pauli-Spinparamagnetismus ist seine Unabhiingigkeit von der Temperatur oder bei Beriicksichtigung von Termen hOherer Ordnung, daB Xp bei gewohnlichen Metallen nur sehr wenig von T abhiingt. 1m allgemeinen leitet man (2,1) auf eine einfachere Weise abo Man berechnet, unter Vernachlassigung der quantisierten Bahnbewegung der Elektronen, die Zahl N± der Elektronen, deren magnetisches Moment /lB parallel bzw.

Es k6nnen daher verschiedene Experimente durchaus verschiedene effektive Massen ergeben, wenn die Mittelung tiber die Fermiflache verschieden ist. Trotzdem ist es nicht v61lig unverntinftig, diese Vorstellung beizubehalten, da man bei der Messung skalarer Gr613en, wie die spezifische Warme der Elektronen, oder bei Experimenten mit polykristallinen Materialien dazu gezwungen wird, eine isotrope effektive Masse zu bestimmen. 29 Ein anderes Problem im Zusammenhang mit der diamagnetischen SuszeptibiliHit ist die Sommerfeldsche Behandlung der Metalle1ektronen selbst.

Die klassische Bewegungsgleichung fUr das Elektron lautet: mv = e(E+ : XH) -m ~. 0,47) Das letzte Glied auf der rechten Seite beschreibt summarisch den EinfluB der StoBe durch eine StoBzeit T. Das Magnetfeld liege in z-Richtung und das elektrische Feld sei in der x, y-Ebene links- bzw. rechtszirkular polarisiert, E = Eo(cos mt, ± sin mt, 0). Dann schreibt sich (1,47) mit z = Vx + ivy . =--e eEo ±'wt. I -1m Z Die Losung ist ofIenbar Z Z--. meT z Zo = = zoe±iwt mit eEoT l-i(m±me)T -m 1+(m±m )2T2 .

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