Techniklexikon

Molekularfeldnäherung

Festkörperphysik, Molekularfeldtheorie, ein auf P. Weiss (1907) zurückgehendes Modell zur Beschreibung des Ferromagnetismus der Materie. Dabei wird die Kopplung der magnetischen Momente der Ionen durch die Wechselwirkung mit einem Molekularfeld H_mol beschrieben bzw. durch ein effektives Magnetfeld H_eff = H_mol + H_ext, falls zusätzlich ein äusseres Magnetfeld H_ext angelegt ist. Die Beschreibung der magnetischen Ordnung durch die Wirkung eines Molekularfeldes ist durch das Heisenberg-Modell gerechtfertigt.

Für den Zusammenhang zwischen der Magnetisierung M einer Substanz und H_mol bzw. H_eff ergibt sich eine Brillouin-Funktion B_j:

Dabei ist M_max = nm die maximale Magnetisierung, wenn alle atomaren Momente der Grösse m ausgerichtet sind, n die Teilchendichte und k_B die Boltzmann-Konstante ist. Mit dem Modell kann weiterhin die Curie-Temperatur T_C berechnet werden, oberhalb der die ferromagnetische Ordnung zusammenbricht und Paramagnetismus beobachtet wird. Bei hohen Temperaturen oberhalb T_C ergibt sich aus der Molekularfeldtheorie ein Curie-Weiss´sches Gesetz für die Temperaturabhängigkeit der paramagnetischen Suszeptibilität.