(7ed., Springer, 2001)(ISBN 3540205098)(de)(O)(512s).

3.4 Magnetostatik in der Materie 187
aufbauenden Atome nicht vollständig gefüllt ist. Maximal kann eine Elektronenhülle
2n 2 Elektronen aufnehmen, wobei die sogenannte Hauptquantenzahl n von innen
nach außen die Werte n = 1,2,3,... durchläuft. Jedes Elektron hat einen Bahndrehimpuls
l i . In einer geschlossenen, d.h. vollständig besetzten Elektronenschale
kompensieren sich die Drehimpulse zum Gesamtdrehimpuls L = ∑ i l i = 0. Istdie
Schale nicht vollständig besetzt, dann bleibt L ̸= 0 und damit nach (3.48) ein resultierendes,
magnetisches Moment m. – Diese Situation ist typisch für magnetische
Isolatoren, deren Suszeptiblität bei hohen Temperaturen das
Curie-Gesetz
χ m (T) = C T
(3.78)
befolgt. Auch die quasifreien Leitungselektronen eines metallischen Festkörpers tragen
aufgrund ihres Spins ein permanentes Moment (s. (3.49)). Dieses führt zum
sogenannten Pauli-Paramagnetismus, dessen Suszeptibilität im Gegensatz zu (3.78)
praktisch temperaturunabhängig ist.
3) Kollektiver Magnetismus
Die Suszeptibilität ist hier eine im Allgemeinen sehr komplizierte Funktion des Feldes
und der Temperatur:
χ m = χ m (T, H) . (3.79)
Voraussetzung ist wie in 2) die Existenz von permanenten magnetischen Dipolen, die
sich aufgrund einer nur quantenmechanisch erklärbaren Austausch-Wechselwirkung
unterhalb einer kritischen Temperatur T ∗ spontan, d.h. ohne äußere Felder, geordnet
ausrichten. Die permanenten magnetischen Momente können
sein oder aber auch
lokalisiert (Gd, EuO, Rb 2 MnCl 4 ...)
frei-beweglich (itinerant)(Fe,Co,Ni,...).
Der kollektive Magnetismus lässt sich noch in drei große Unterklassen gliedern:
3.1) Ferromagnetismus
Die kritische Temperatur heißt in diesem Falle
T ∗ = T C : Curie-Temperatur .
Am absoluten Nullpunkt T = 0 sind alle Momente parallel ausgerichtet (↑↑↑↑↑),
für 0