Festkörperphysik:
Gespeichert in:
| Beteiligte Personen: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
De Gruyter
2014
|
| Ausgabe: | 2., aktualisierte Aufl. |
| Schriftenreihe: | de Gruyter : Studium
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| Umfang: | XVIII, 1006 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783110358698 |
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT V
1 KRISTALLSTRUKTUR 1
1.1 PERIODISCHE STRUKTUREN - GRUNDBEGRIFFE UND DEFINITIONEN 3
1.1.1 DAS BRAVAIS-GITTER 3
1.1.2 KLASSIFIZIERUNG VON KRISTALLGITTERN 7
1.1.3 RICHTUNGEN UND EBENEN IN KRISTALLEN 20
1.1.4 QUASIKRISTALLE 22
1.2 EINFACHE KRISTALLSTRUKTUREN 24
1.2.1 DIE SC-STRUKTUR 25
1.2.2 DIE FCC-STRUKTUR 25
1.2.3 DIE BCC-STRUKTUR 26
1.2.4 DIE HCP-STRUKTUR 27
1.2.5 DIE DHCP-STRUKTUR 28
1.2.6 DIE NATRIUMCHLORIDSTRUKTUR 28
1.2.7 DIE CAESIUMCHLORIDSTRUKTUR 29
1.2.8 DIE DIAMANTSTRUKTUR 30
1.2.9 DIE ZINKBLENDE-UND WURTZIT-STRUKTUR 31
1.2.10 DIE GRAPHITSTRUKTUR 33
1.3 FESTKOERPEROBERFLAECHEN 35
1.4 REALE KRISTALLE 37
1.4.1 STRUKTURELLE FEHLORDNUNG 37
1.4.2 CHEMISCHE FEHLORDNUNG 43
1.5 NICHT-KRISTALLINE FESTKOERPER 44
1.5.1 DIE RADIALE VERTEILUNGSFUNKTION 44
1.5.2 FLUESSIGKRISTALLE 46
1.6 VERTIEFUNGSTHEMA: DIREKTE ABBILDUNG VON KRISTALLSTRUKTUREN 49
1.6.1 ELEKTRONENMIKROSKOPIE 49
1.6.2 RASTERSONDENTECHNIKEN 51
LITERATUR 53
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VIII INHALTSVERZEICHNIS
2 STRUKTURANALYSE 55
2.1 DAS REZIPROKE GITTER 56
2.1.1 DEFINITION DES REZIPROKEN GITTERS 56
2.1.2 FOURIER-ANALYSE 57
2.1.3 DIE REZIPROKEN GITTERVEKTOREN 57
2.1.4 DIE ERSTE BRILLOUIN-ZONE 61
2.1.5 GITTEREBENEN UND MILLERSCHE INDIZES 62
2.1.6 GEGENUEBERSTELLUNG VON DIREKTEM UND REZIPROKEM RAUM 64
2.2 BEUGUNG 65
2.2.1 DIE BRAGG-BEDINGUNG 66
2.2.2 DIE VON LAUE BEDINGUNG 67
2.2.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN BRAGG UND VON LAUE BEDINGUNG 70
2.2.4 ALLGEMEINE BEUGUNGSTHEORIE 71
2.2.5 BEISPIELE FUER STRUKTURFAKTOREN 77
2.2.6 INELASTISCHE STREUUNG 78
2.2.7 DER DEBYE-WALLER FAKTOR 81
2.2.8 VERTIEFUNGSTHEMA: DER MOESSBAUER-EFFEKT 84
2.3 EXPERIMENTELLE METHODEN 87
2.3.1 WELLENTYPEN 87
2.3.2 METHODEN DER ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE 91
LITERATUR 94
3 BINDUNGSKRAEFTE 95
3.1 GRUNDLAGEN 96
3.1.1 BINDUNGSENERGIE UND SCHMELZTEMPERATUR 96
3.1.2 ELEKTRONISCHE STRUKTUR DER ATOME 97
3.2 DIE VAN DER WAALS BINDUNG 102
3.2.1 WECHSELWIRKUNG ZWISCHEN FLUKTUIERENDEN DIPOLEN 103
3.2.2 ABSTOSSENDE WECHSELWIRKUNG 105
3.2.3 GLEICHGEWICHTSGITTERKONSTANTE 107
3.2.4 KOMPRESSIBILITAET 109
3.3 DIE IONISCHE BINDUNG 110
3.3.1 MADELUNGENERGIE 111
3.3.2 GLEICHGEWICHTSGITTERKONSTANTE 115
3.3.3 KOMPRESSIBILITAET 116
3.4 DIE KOVALENTE BINDUNG 117
3.4.1 DAS HJ -MOLEKUELION 118
3.4.2 DAS H
2
-MOLEKUEL 121
3.4.3 VERTIEFUNGSTHEMA: HYBRIDISIERUNG 128
3.5 DIE METALLISCHE BINDUNG 135
3.5.1 BINDUNGSENERGIE 136
INHALTSVERZEICHNIS IX
3.6 DIE WASSERSTOFFBRUECKENBINDUNG 139
3.7 ATOM-UND IONENRADIEN 140
3.7.1 ATOMRADIEN 141
3.7.2 IONENRADIEN 141
LITERATUR 142
4 ELASTISCHE EIGENSCHAFTEN 143
4.1 GRUNDLAGEN 144
4.2 SPANNUNG UND DEHNUNG 144
4.2.1 DER SPANNUNGSTENSOR 144
4.2.2 DIE DEHNUNGSKOMPONENTEN 147
4.3 DER ELASTIZITAETSTENSOR 149
4.3.1 ELASTISCHE ENERGIEDICHTE 151
4.3.2 KRISTALLSYMMETRIE UND ELASTIZITAETSMODUL 152
4.4 VERTIEFUNGSTHEMA: VERSPANNUNGSEFFEKTE IN EPITAKTISCHEN SCHICHTEN 155
4.5 TECHNISCHE GROESSEN 158
4.6 ELASTISCHE WELLEN 161
4.6.1 ELASTISCHE WELLEN IN KUBISCHEN KRISTALLEN 162
4.6.2 EXPERIMENTELLE METHODEN 165
LITERATUR 166
5 GITTERDYNAMIK 169
5.1 GRUNDLEGENDES 170
5.1.1 DIE ADIABATISCHE NAEHERUNG 170
5.1.2 DIE HARMONISCHE NAEHERUNG 174
5.2 KLASSISCHE THEORIE 176
5.2.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 176
5.2.2 KRISTALLGITTER MIT EINATOMIGER BASIS 178
5.2.3 KRISTALLGITTER MIT ZWEIATOMIGER BASIS 183
5.2.4 GITTERSCHWINGUNGEN - DREIDIMENSIONALER FALL 189
5.3 ZUSTANDSDICHTE IM PHONONENSPEKTRUM 191
5.3.1 RANDBEDINGUNGEN 192
5.3.2 ZUSTANDSDICHTE IM IMPULSRAUM 195
5.3.3 ZUSTANDSDICHTE IM FREQUENZRAUM 196
5.4 QUANTISIERUNG DER GITTERSCHWINGUNGEN 199
5.4.1 DAS QUANTENKONZEPT 199
5.4.2 PHONONEN 200
5.4.3 DER IMPULS VON PHONONEN 202
X
INHALTSVERZEICHNIS
5.5 EXPERIMENTELLE METHODEN 203
5.5.1 INELASTISCHE NEUTRONENSTREUUNG 206
5.5.2 INELASTISCHE LICHTSTREUUNG 207
LITERATUR 212
6 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN 213
6.1 SPEZIFISCHE WAERME 214
6.1.1 DEFINITION DER SPEZIFISCHEN WAERME 214
6.1.2 KLASSISCHE BETRACHTUNG 215
6.1.3 QUANTENMECHANISCHE BETRACHTUNG 219
6.1.4 TEMPERATURVERLAUF DER SPEZIFISCHEN WAERME 222
6.1.5 DEBYE-UND EINSTEIN-NAEHERUNG 224
6.1.6 PHONONENZAHL UND NULLPUNKTSENERGIE 230
6.1.7 VERTIEFUNGSTHEMA: ANALOGIE ZWISCHEN PHONONEN-UND PHOTONENGAS 231
6.2 ANHARMONISCHE EFFEKTE 233
6.2.1 ANHARMONISCHES POTENZIAL 234
6.3 THERMISCHE AUSDEHNUNG 237
6.3.1 MITTLERE AUSLENKUNG 237
6.3.2 VERTIEFUNGSTHEMA: ZUSTANDSGIEICHUNG UND THERMISCHE AUSDEHNUNG 239
6.4 WAERMELEITFAEHIGKEIT 244
6.4.1 DEFINITION DER WAERMELEITFAEHIGKEIT 244
6.4.2 TRANSPORTTHEORIE 244
6.4.3 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER WAERMELEITFAEHIGKEIT 247
6.4.4 SPONTANER ZERFALL VON PHONONEN 252
6.4.5 VERTIEFUNGSTHEMA: WAERMETRANSPORT IN AMORPHEN FESTKOERPERN 253
6.4.6 VERTIEFUNGSTHEMA: WAERMETRANSPORT IN NIEDERDIMENSIONALEN SYSTEMEN
254
LITERATUR 257
7 DAS FREIE ELEKTRONENGAS 259
7.1 MODELL DES FREIEN ELEKTRONENGASES 261
7.1.1 GRUNDZUSTAND 261
7.1.2 FERMI-GAS BEI ENDLICHER TEMPERATUR 269
7.1.3 DAS CHEMISCHE POTENZIAL 271
7.2 SPEZIFISCHE WAERME 273
7.2.1 THEORIE 273
7.2.2 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 276
7.3 TRANSPORTEIGENSCHAFTEN 278
7.3.1 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT 278
7.3.2 THERMISCHE LEITFAEHIGKEIT 286
7.3.3 THERMOKRAFT 289
7.3.4 BEWEGUNG IM MAGNETFELD 291
INHALTSVERZEICHNIS XI
7.4 NIEDRIGDIMENSIONALE ELEKTRONENGASSYSTEME 301
7.4.1 ZWEIDIMENSIONALES ELEKTRONENGAS 301
7.4.2 EINDIMENSIONALES ELEKTRONENGAS 304
7.4.3 NULLDIMENSIONALES ELEKTRONENGAS 305
7.5 TRANSPORTEIGENSCHAFTEN VON NIEDERDIMENSIONALEN ELEKTRONENGASEN 305
7.5.1 EINDIMENSIONALES ELEKTRONENGAS: LEITWERTQUANTISIERUNG 305
7.5.2 VERTIEFUNGSTHEMA: NULLDIMENSIONALES ELEKTRONENGAS:
COULOMB-BLOCKADE . 308
LITERATUR 312
8 ENERGIEBAENDER 315
8.1 BLOCH-ELEKTRONEN 317
8.1.1 BLOCH-WELLEN IM ORTSRAUM 320
8.1.2 BLOCH-WELLEN IM K-RAUM 321
8.1.3 DER KRISTALLIMPULS 322
8.1.4 DISPERSIONSRELATION UND BANDSTRUKTUR 323
8.1.5 REDUZIERTES ZONENSCHEMA 325
8.2 DIE NAEHERUNG FAST FREIER ELEKTRONEN 327
8.2.1 QUALITATIVE DISKUSSION 328
8.2.2 QUANTITATIVE DISKUSSION 330
8.3 DIE NAEHERUNG STARK GEBUNDENER ELEKTRONEN 335
8.3.1 BEISPIELE: KUBISCHE GITTER 339
8.3.2 WEITERE METHODEN ZUR BANDSTRUKTURBERECHNUNG 342
8.3.3 VERTIEFUNGSTHEMA: SPIN-BAHN-KOPPLUNG 344
8.4 METALLE, HALBMETALLE, HALBLEITER, ISOLATOREN 346
8.4.1 ANZAHL DER ZUSTAENDE PRO BAND 347
8.4.2 HALBMETALLE 349
8.4.3 ISOLATOREN 349
8.5 ZUSTANDSDICHTE UND BANDSTRUKTUREN 351
8.5.1 ZUSTANDSDICHTE 351
8.5.2 BEISPIELE FUER BANDSTRUKTUREN 353
8.5.3 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER BANDSTRUKTUR 355
8.6 FERMI-FLAECHEN VON METALLEN 359
8.6.1 QUADRATISCHES GITTER 359
LITERATUR 364
9 DYNAMIK 367
9.1 SEMIKLASSISCHES MODELL 369
9.1.1 GRUNDLAGEN DES SEMIKLASSISCHEN MODELLS 372
9.1.2 GUELTIGKEITSBEREICH DES SEMIKLASSISCHEN MODELLS 375
XII
INHALTSVERZEICHNIS
9.2 BEWEGUNG VON KRISTALLELEKTRONEN 376
9.2.1 GEFUELLTE BAENDER 376
9.2.2 TEILWEISE GEFUELLTE BAENDER 377
9.2.3 ELEKTRONEN UND LOECHER 380
9.2.4 SEMIKLASSISCHE BEWEGUNG IM HOMOGENEN MAGNETFELD 384
9.2.5 SEMIKLASSISCHE BEWEGUNG IN GEKREUZTEN ELEKTRISCHEN UND
MAGNETISCHEN
FELDERN 388
9.2.6 HALL-EFFEKT UND MAGNETWIDERSTAND IM HOCHFELDGRENZFALL 389
9.3 STREUPROZESSE 393
9.3.1 BESCHREIBUNG VON STREUPROZESSEN 393
9.3.2 STREUQUERSCHNITTE 396
9.4 BOLTZMANN-TRANSPORTGLEICHUNG 403
9.4.1 BOLTZMANN-GLEICHUNG UND RELAXATIONSZEIT 404
9.4.2 LINEARISIERTE BOLTZMANN-GLEICHUNG 407
9.4.3 RELAXATIONSZEIT-ANSATZ 409
9.5 VERTIEFUNGSTHEMA: ALLGEMEINE TRANSPORTKOEFFIZIENTEN 411
9.5.1 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT 414
9.5.2 WAERMELEITFAEHIGKEIT 416
9.5.3 THERMOKRAFT 417
9.5.4 PELTIER-EFFEKT 419
9.5.5 THERMOMAGNETISCHE EFFEKTE 421
9.5.6 ALLGEMEINES KLASSIFIZIERUNGSSCHEMA 423
9.5.7 ANOMALER HALL-UND NERNST-EFFEKT 425
9.5.8 SPIN-HALL- UND SPIN-NERNST-EFFEKT 428
9.5.9 PHONONEN-MITFUEHRUNG 429
9.5.10 QUANTENINTERFERENZEFFEKTE 430
9.6 VERTIEFUNGSTHEMA: MAGNETWIDERSTAND 434
9.6.1 MAGNETWIDERSTAND UND HALL-EFFEKT IM EINBAND-MODELL 434
9.6.2 MAGNETWIDERSTAND UND HALL-EFFEKT IM ZWEIBAND-MODELL 436
9.6.3 HOCHFELD-MAGNETWIDERSTAND 440
9.7 QUANTISIERUNG DER BAHNEN 446
9.7.1 FREIE LADUNGSTRAEGER 447
9.7.2 ZUSTANDSDICHTE IM MAGNETFELD 452
9.7.3 KRISTALLELEKTRONEN 452
9.7.4 VERTIEFUNGSTHEMA: MAGNETISCHER DURCHBRUCH 456
9.8 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER FERMI-FLAECHEN 458
9.8.1 DE HAAS-VAN ALPHEN-EFFEKT 459
9.8.2 SHUBNIKOV-DE HAAS-EFFEKT 464
9.8.3 VERTIEFUNGSTHEMA: ZYKLOTRONRESONANZ 465
9.8.4 VERTIEFUNGSTHEMA: ANOMALER SKIN-EFFEKT 467
LITERATUR 467
INHALTSVERZEICHNIS XIII
10 HALBLEITER 469
10.1 GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN 471
10.1.1 KLASSIFIZIERUNG VON HALBLEITERN 471
10.1.2 INTRINSISCHE HALBLEITER 475
10.1.3 DOTIERTE HALBLEITER 487
10.1.4 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT 494
10.1.5 HALL-EFFEKT 497
10.1.6 VERTIEFUNGSTHEMA: SEEBECK-UND PELTIER-EFFEKT 499
10.2 INHOMOGENE HALBLEITER 500
10.2.1 P-N
UEBERGANG IM THERMISCHEN GLEICHGEWICHT 501
10.2.2 P-N
UEBERGANG MIT ANGELEGTER SPANNUNG 507
10.2.3 SCHOTTKY-KONTAKT 513
10.2.4 SCHOTTKY-KONTAKT MIT ANGELEGTER SPANNUNG 515
10.3 HALBLEITER-BAUELEMENTE 517
10.3.1 ZENER-DIODE 518
10.3.2 ESAKI- ODER TUNNELDIODE 520
10.3.3 SOLARZELLE 521
10.3.4 BIPOLARER TRANSISTOR 528
10.4 REALISIERUNG VON NIEDRIGDIMENSIONALEN ELEKTRONENGASSYSTEMEN 531
10.4.1 ZWEIDIMENSIONALE ELEKTRONENGASE 532
10.4.2 VERTIEFUNGSTHEMA: HALBLEITER-LASER 539
10.5 ZWEIDIMENSIONALES ELEKTRONENGAS: QUANTEN-HALL-EFFEKT 541
10.5.1 ZWEIDIMENSIONALES ELEKTRONENGAS IM MAGNETFELD 541
10.5.2 TRANSPORTEIGENSCHAFTEN DES ZWEIDIMENSIONALEN ELEKTRONENGASES 544
10.5.3 GANZZAHLIGER QUANTEN-HALL-EFFEKT 546
10.5.4 VERTIEFUNGSTHEMA: FRAKTIONALER QUANTEN-HALL-EFFEKT 554
10.6 TOPOLOGISCHE QUANTENMATERIALIEN 556
10.6.1 TOPOLOGIE UND BANDSTRUKTUR 558
10.6.2 BERRY-PHASE UND CHERN-ZAHL 560
10.6.3 KLASSIFIZIERUNG VON TOPOLOGISCHEN ISOLATOREN 566
10.6.4 ZWEIDIMENSIONALE TOPOLOGISCHE ISOLATOREN 567
10.6.5 DREIDIMENSIONALE TOPOLOGISCHE ISOLATOREN 571
10.6.6 TOPOLOGISCHE SUPRALEITER 571
10.6.7 ZUKUNFTSPERSPEKTIVEN 572
LITERATUR 572
11 DIELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN 575
11.1 MAKROSKOPISCHE ELEKTRODYNAMIK 577
11.1.1 DIE DIELEKTRISCHE FUNKTION 577
11.1.2 KRAMERS-KRONIG-RELATIONEN 580
11.1.3 ABSORPTION, TRANSMISSION UND REFLEXION VON ELEKTROMAGN. STRAHLUNG
581
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
11.1.4 DAS LOKALE ELEKTRISCHE FELD 583
11.2 MIKROSKOPISCHE THEORIE 586
11.3 ELEKTRONISCHE POLARISATION 588
11.3.1 LORENTZSCHES OSZILLATOR-MODELL 588
11.3.2 VERTIEFUNGSTHEMA: QUANTENMECHANISCHE BESCHREIBUNG DER
ELEKTRONISCHEN POLARISATION 592
11.4 IONISCHE POLARISATION 597
11.4.1 EIGENSCHWINGUNGEN VON IONENKRISTALLEN 599
11.4.2 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN VON IONENKRISTALLEN 601
11.5 ORIENTIERUNGSPOLARISATION 608
11.5.1 STATISCHE POLARISATION 608
11.5.2 FREQUENZABHAENGIGE POLARISATION 609
11.6 DIELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN VON METALLEN UND HALBLEITERN 611
11.6.1 DIELEKTRISCHE FUNKTION EINES FREIEN ELEKTRONENGASES 612
11.6.2 LONGITUDINALE PLASMASCHWINGUNGEN: PLASMONEN 616
11.6.3 ERZWUNGENE TRANSVERSALE PLASMASCHWINGUNGEN: PLASMON-POLARITONEN
618
11.6.4 INTERBAND-UEBERGAENGE 619
11.6.5 EXZITONEN 621
11.7 ELEKTRON-ELEKTRON-WECHSELWIRKUNG UND ABSCHIRMUNG IN METALLEN 623
11.7.1 STATISCHE ABSCHIRMUNG 624
11.7.2 VERTIEFUNGSTHEMA: LINDHARD THEORIE 630
11.7.3 VERTIEFUNGSTHEMA: ABSCHIRMUNG VON PHONONEN IN METALLEN 634
11.7.4 POLARONEN 637
11.7.5 VERTIEFUNGSTHEMA: METALL-ISOLATOR-UEBERGANG 640
11.7.6 ELEKTRON-ELEKTRON-WECHSELWIRKUNG UND THEORIE DER
FERMI-FLUESSIGKEIT 642
11.8 FERROELEKTRIZITAET 643
11.8.1 LANDAU-THEORIE DER PHASENUEBERGAENGE 647
11.8.2 KLASSIFIZIERUNG VON FERROELEKTRIKA 650
11.8.3 FERROELEKTRISCHE DOMAENEN 653
11.8.4 PIEZOELEKTRIZITAET 654
LITERATUR : 656
12 MAGNETISMUS 659
12.1 MAKROSKOPISCHE GROESSEN 661
12.1.1 DIE MAGNETISCHE SUSZEPTIBILITAET 661
12.1.2 LOKALES MAGNETISCHES FELD 663
12.1.3 ENTMAGNETISIERUNGS-UND STREUFELDER 663
12.1.4 MAGNETOSTATISCHE SELBSTENERGIE 665
12.2 MIKROSKOPISCHE THEORIE 666
12.2.1 DIA-, PARA-UND FERROMAGNETISMUS 666
INHALTSVERZEICHNIS XV
12.3 ATOMARER DIA- UND PARAMAGNETISMUS 669
12.3.1 ATOME IM HOMOGENEN MAGNETFELD 669
12.3.2 STATISTISCHE BETRACHTUNG 671
12.3.3 LARMOR-DIAMAGNETISMUS 674
12.3.4 MAGNETISCHE MOMENTE IN FESTKOERPERN 675
12.3.5 LANGEVIN-PARAMAGNETISMUS 681
12.3.6 VERTIEFUNGSTHEMA: VAN VLECK PARAMAGNETISMUS 686
12.3.7 KUEHLUNG DURCH ADIABATISCHE ENTMAGNETISIERUNG 687
12.4 PARA-UND DIAMAGNETISMUS VON METALLEN 689
12.4.1 PAULI-PARAMAGNETISMUS 690
12.4.2 LANDAU-DIAMAGNETISMUS 693
12.5 KOOPERATIVER MAGNETISMUS 694
12.5.1 DIPOL-DIPOL-WECHSELWIRKUNG 695
12.5.2 AUSTAUSCHWECHSELWIRKUNG ZWISCHEN LOKALISIERTEN ELEKTRONEN 695
12.5.3 DZYALOSHINSKII-MORIYA WECHSELWIRKUNG 702
12.5.4 SPIN-BAHN-WECHSELWIRKUNG 704
12.5.5 ZEEMAN-WECHSELWIRKUNG 708
12.5.6 AUSTAUSCHWECHSELWIRKUNG ZWISCHEN ITINERANTEN ELEKTRONEN 708
12.6 MAGNETISCHE ORDNUNGSPHAENOMENE 716
12.6.1 MAGNETISCHE ORDNUNGSSTRUKTUREN 716
12.6.2 FERROMAGNETISMUS 717
12.6.3 FERRIMAGNETISMUS 723
12.6.4 ANTIFERROMAGNETISMUS 727
12.7 MAGNETISCHE ANISOTROPIE 731
12.7.1 MAGNETISCHE FREIE ENERGIEDICHTE 733
12.7.2 MAGNETOKRISTALLINE ANISOTROPIE 733
12.7.3 FORMANISOTROPIE 736
12.7.4 INDUZIERTE ANISOTROPIE 737
12.8 MAGNETISCHE DOMAENEN 739
12.8.1 FERROMAGNETISCHE DOMAENEN 739
12.8.2 ANTIFERROMAGNETISCHE DOMAENEN 741
12.8.3 DOMAENENWAENDE 741
12.8.4 ABBILDUNG DER DOMAENENSTRUKTUR 744
12.8.5 MAGNETISIERUNGSKURVE 744
12.8.6 MAGNETISCHE SPEICHERMEDIEN 746
12.9 MAGNETISIERUNGSDYNAMIK 747
12.9.1 FERROMAGNETISCHE RESONANZ 750
12.10 SPIN-WELLEN 751
12.10.1 AUSTAUSCHMODEN 752
12.10.2 DIPOLARE MODEN 760
12.10.3 VERTIEFUNGSTHEMA: ANTIFERROMAGNETISCHE SPIN-WELLEN 760
LITERATUR 762
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
13 SUPRALEITUNG 765
13.1 GESCHICHTE UND GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN 768
13.1.1 GESCHICHTE DER SUPRALEITUNG 768
13.1.2 SUPRALEITENDE MATERIALIEN 776
13.1.3 SPRUNGTEMPERATUREN 779
13.1.4 GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN 779
13.2 THERMODYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN VON SUPRALEITERN 787
13.2.1 TYP-I SUPRALEITER IM MAGNETFELD 788
13.2.2 TYP-II SUPRALEITER IM MAGNETFELD 792
13.3 PHAENOMENOLOGISCHE MODELLE 793
13.3.1 LONDON-GLEICHUNGEN 794
13.3.2 VERALLGEMEINERTE LONDON THEORIE - SUPRALEITUNG ALS
MAKROSKOPISCHES
QUANTENPHAENOMEN 797
13.3.3 DIE GINZBURG-LANDAU-THEORIE 809
13.4 TYP-I UND TYP-II SUPRALEITER 821
13.4.1 MISCHZUSTAND UND KRITISCHE FELDER 821
13.4.2 SUPRALEITER-NORMALLEITER GRENZFLAECHENENERGIE 822
13.4.3 VERTIEFUNGSTHEMA: ZWISCHENZUSTAND UND ENTMAGNETISIERUNGSEFFEKTE
824
13.4.4 KRITISCHE FELDER 826
13.4.5 VERTIEFUNGSTHEMA: NUKLEATION AN OBERFLAECHEN 830
13.4.6 VERTIEFUNGSTHEMA: SHUBNIKOV-PHASE UND FLUSSLINIENGITTER 830
13.4.7 VERTIEFUNGSTHEMA: FLUSSLINIEN IN TYP-II SUPRALEITERN 833
13.4.8 KRITISCHE STROMDICHTE 839
13.5 MIKROSKOPISCHE THEORIE 842
13.5.1 ATTRAKTIVE ELEKTRON-ELEKTRON-WECHSELWIRKUNG UND COOPER-PAARE 844
13.5.2 DER BCS-GRUNDZUSTAND 853
13.5.3 ENERGIELUECKE UND ANREGUNGSSPEKTRUM 868
13.5.4 QUASITEILCHENTUNNELN 869
13.5.5 THERMODYNAMISCHE GROESSEN 874
13.6 JOSEPHSON-EFFEKT 877
13.6.1 DIE JOSEPHSON-GLEICHUNGEN 879
13.6.2 JOSEPHSON-KONTAKT MIT WECHSELSPANRIUNG 883
13.6.3 JOSEPHSON-KONTAKT IM MAGNETFELD 884
13.6.4 SUPRALEITENDE QUANTENINTERFEROMETER 888
13.7 KRITISCHE STROEME IN TYP-II SUPRALEITERN 890
13.7.1 STROMTRANSPORT IM MISCHZUSTAND 890
13.7.2 LORENTZ-KRAFT 892
13.7.3 REIBUNGSKRAFT 894
13.7.4 HAFTKRAFT 896
13.8 UNKONVENTIONELLE SUPRALEITUNG 897
INHALTSVERZEICHNIS XVII
13.9 KUPRAT-SUPRALEITER 899
13.9.1 STRUKTURELLE EIGENSCHAFTEN 900
13.9.2 ELEKTRONISCHE EIGENSCHAFTEN 902
13.9.3 SUPRALEITENDE EIGENSCHAFTEN 906
LITERATUR 915
A QUANTENTHEORIE DES GITTERS 923
A.L DER HARMONISCHE OSZILLATOR 923
A.2 QUANTISIERUNG VON GITTERSCHWINGUNGEN 924
A.2.1 LINEARE KETTE 924
A.2.2 ERZEUGUNGS- UND VERNICHTUNGSOPERATOREN 927
B QUANTENSTATISTIK 929
B.L IDENTISCHE TEILCHEN 929
B.L.L KLASSISCHER FALL: MAXWELL-BOLTZMANN-STATISTIK 930
B.1.2 QUANTENMECHANISCHER FALL 930
B.2 DIE QUANTENMECHANISCHEN VERTEILUNGSFUNKTIONEN 932
B.2.1 QUANTENSTATISTISCHE BESCHREIBUNG 932
B.2.2 PHOTONEN-STATISTIK 935
B.2.3 DIE FERMI-DIRAC-STATISTIK 936
B.2.4 DIE BOSE-EINSTEIN-STATISTIK 938
B.2.5 QUANTENSTATISTIK IM KLASSISCHEN GRENZFALL 939
C SOMMERFELD-ENTWICKLUNG 943
D GELADENES TEILCHEN IN ELEKTROMAGNETISCHEM FELD 945
D.L DER VERALLGEMEINERTE IMPULS 945
D.2 LAGRANGE-FUNKTION 945
D.3 HAMILTON-FUNKTION 947
E DIPOLNAEHERUNG 949
F THERMODYNAMIK 951
F.L THERMODYNAMISCHE POTENZIALE 951
F.2 INNERE ENERGIE 952
F.2.1 ARBEIT AN SYSTEMEN IN ELEKTRISCHEN UND MAGNETISCHEN FELDERN 953
F.2.2 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN INNERER ENERGIE UND ELEKTROMAGNETISCHER
ARBEIT 960
F.3 FREIE ENERGIE 961
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
F.4 FREIE ENTHALPIE 962
F.5 VERWENDUNG DER THERMODYNAMISCHEN POTENZIALE 963
F.6 SPEZIFISCHE WAERME 965
LITERATUR 965
G HERLEITUNGEN ZUR SUPRALEITUNG 967
G.L MADELUNG-TRANSFORMATION 967
G.2 BCS HAMILTON-OPERATOR 970
G.3 GRUNDZUSTANDSENERGIE 971
G.4 JOSEPHSON-GLEICHUNGEN 972
H SI-EINHEITEN 975
H. 1 GESCHICHTE DES SL-SYSTEMS 975
H.2 DIE SI-BASISEINHEITEN 976
H.2.1 EINIGE VON DEN SI-EINHEITEN ABGELEITETE EINHEITEN 977
H.3 VORSAETZE 978
H.4 ABGELEITETE EINHEITEN UND UMRECHNUNGSFAKTOREN 978
H.4.1 LAENGE, FLAECHE, VOLUMEN 978
H.4.2 MASSE 979
H.4.3 ZEIT, FREQUENZ 979
H.4.4 TEMPERATUR 979
H.4.5 WINKEL 980
H.4.6 KRAFT, DRUCK, VISKOSITAET 980
H.4.7 ENERGIE, LEISTUNG, WAERMEMENGE 980
H.4.8 ELEKTROMAGNETISCHE EINHEITEN 981
I PHYSIKALISCHE KONSTANTEN 983
LITERATUR 987
ABBILDUNGSNACHWEIS 991
INDEX 993
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