24  Messung magnetischer Suszeptibilitäten mit der GOUY’schen Waage

24.1  Lernziele

Der Versuch dient zur Vertiefung der Kenntnisse über den Magnetismus als Eigenschaft der Elektronenhülle bei Atomen und Molekülen oder als kooperative Phänomene bei den Leitungselektronen in Metallen oder bei Ferromagnetischen Substanzen. Der Vergleich zwischen klassischen und quantenmechanischen Rechnungen soll zu einem tieferen Verständnis der elementaren Mechanismen und der dabei auftretenden Wechselwirkungen führen.

24.2  Lerninhalte

1. Klassische und quantenmechanische Beschreibung des Dia- und Paramagnetismus
2. Van-Vleck’scher Paramagnetismus
3. Paramagnetische Suszeptibilität der Leitungselektronen bei Metallen.
4. Messung von Magnetfeldern mit der Hall-Sonde
5. Kraft auf magnetische Proben in einem Magnetfeld

24.3  Aufgaben

1. Ausmessen des inhomogenen magnetischen Feldes bei maximaler Feldstärke mit der Hall-Sonde
2. Messung der Hall-Spannung in Abhängigkeit vom magnetischen Feld am Ort maximaler Feldstärke
3. Leermessung mit einem Probenröhrchen aus Quarzglas
4. Bestimmung des Querschnitts eines Probenröhrchens durch Messung von Masse und Füllhöhe von eingefülltem destilliertem Wasser.
5. Messung der magnetischen Suszeptibilitäten von
   1. destilliertem Wasser
   2. Bi-Pulver rein
   3. einer paramagnetischen Salzlösung (FeCl₂, MnCl₂, NiCl₂)
   4. Bi-Pulver mit Fe verunreinigt.

24.4  Literatur

Lehrbücher zur Festkörperphysik

Lehrbücher zur Quantenmechanik

van Vleck, J.H.

The Theory of Electric and Magnetic Susceptibilities Oxford 1932

Haberditzl, W.

Magnetochemie Berlin 1968

Weiss, A., Witte, H.

Magnetochemie Darmstadt 1972

Earnshaw, A.

Introduction to Magnetochemistry London 1968

Bleaney, Bleaney

Electricity and Magnetism Oxford 1976

Graf, S.

Staatsexamensarbeit (beim Betreuer erhältlich)

24.5  Hinweise

1. Magnet und Magnetstromversorgung nur mit eingeschalteter Wasserkühlung betreiben.
2. Magnet muß eine Stunde vor Versuchsbeginn eingeschaltet werden. Ebenso die Spannungsversorgung für die Hallsonde.
3. Magnetstromversorgung vor Aus- und Einschalten auf Null regeln.
4. Die Auswertung soll in der Regel graphisch erfolgen. Überlegen Sie sich die jeweils geeignete Wahl der Auftragung.