1 Bewegte Ladungen 2 Spin-Bahn-Kopplung

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Prof. Dr. Manfred Albrecht
Institut für Physik
Technische Universität Chemnitz
D-09107 Chemnitz
22. April 2008
Magnetismus:
Grundlagen und Anwendungen
Übungsblatt 3
Besprechung am: Montag, den 28.04., N005, 17:15 Uhr
1
1.1
Bewegte Ladungen
~ und B-Feld
~
E-
Ein Elektron bewege sich in einem homogenen elektrischen Feld. Welche Kräfte erfährt es
im Laborsystem? Wie sehen die Kräfte vom Standpunkt des Elektrons gesehen aus?
1.2
Zwei Elektronen
bewegen sich parallel. Für den ruhenden Beobachter wirken nun sowohl die elektrostatische
Abstoßung, als auch eine Lorentzkraft, wenn man Elektron 1 als bewegte Ladung ansieht,
in deren Feld sich Elektron 2 bewegt. Wie groß ist diese Kraft? Wie schnell müssen sich
die Elektronen bewegen, damit sich die beiden Kräfte kompensieren? Wie sieht das ganze
im Bezugssystem eines der beiden Elektronen aus?
2
2.1
Spin-Bahn-Kopplung
Standpunkt eines Elektrons
Ein Elektron bewege sich mit der Geschwindigkeit ~v = p~/me im elektrostatischen Feld
eines Protons. Berechnen Sie das Magnetfeld, welches das Elektron im Feld des Protons
erfährt (Sie können hierzu annehmen, daß sich das Elektron geradlinig bewegt).
2.2
Das magnetische Moment des Elektrons wechselwirkt mit diesem Feld. Berechnen Sie die
Wechselwirkungsenergie. Setzen sie vernünftige“ Werte für Bahn und Spinmoment ein
”
und vergleichen Sie mit der elektrostatischen Bindungsenergie.
2.3
Thomas-Präzession oder der Faktor 1/2
Das Elektron bewegt sich aber nicht geradlinig – was bedeutet das konzeptuell für den
Übergang zwischen dem Laborsystem und dem Bezugssystem des Elektrons?
Vortrag:
(ca. 10 Minuten, 3-4 Folien, bei Fragen einfach in P172 vorbeischauen)
Beschreiben Sie Aufbau und Funktionsweise eines Vibrating Sample Magnetometer (VSM).
(Siehe, z. B. http://www.el.utwente.nl/tdm/istg/research/vsm/ )
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