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Diamagnetismus bei schwachen Feldstrken.

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47 1
2.
Ddarnagwet4murr be4 schwachen Teldetar7cen;
von 0. E. Prdvold.
(Vorlaufige Mitteilnng.)
Es liegt nahe, zu untersuchen, ob schwach magnetisicrbare Korper eine Suszeptibilitat besitzen, die von der magnetischen Feldstarke abhangig ist.
Diese Verhaltnisse sind in neuerer Zeit auch von verschiedenen Forschern untersucht worden, u. a. besonders
von K. H o n d a in der Abhandlung ,,Uber thermomagnetische
Eigenschaften der Elemente".l) H o n d a findet hier auch
eine Feldabhangigkeit, sowohl fur paramagnetische wie diamagnetische Elemente. Fur Indium findet er sogar Paramagnetismus bei schwachen Feldstarken und Diamagnetismus
bei hoheren Feldstarken. Jedoch niihert sich die Suszept,ibilitat
immer einem konstanten Endwerte bei sehr hohen Feldstarkm.
H o n d a meint, daB diese Feldabhangigkeit durch ganz kleine
Mengen von Eisen, die fast immer vorhanden sind, verursacht
wird, und zeigt, wie man die SusaeptibilitM des reinen Metalles unter diesen Voraussetzungen berechnen kann.
Vor kurzem haben Overbeck und Weber2) bei Zn-CuLegierungen beobachtet, dalj einige Proben bei schwachen
Feldstarken Paramagnetismus au'fweisen, dagegen Diamagnetismus bei starkeren Peldern. Magnetismus dieser Art wird
Metamagnetismus genannt .
Dime Eigentumlichkeiten sind in einer statistischen Theorie
des Dia-, Para- und Metarnagnetisbus yon R. Gans8) behandelt worden.
Unter der Annahrne, daB ein Magneton aus einem starren
Elektronensystem besteht, so zeigt sich, daB die Erregung
immer diamagnetisch ist, wenn das Magnet,on keine Figuren1) K. H o nd a , -4nn. d. Phys. 3%. p. 1027. 1910.
2) K. Overbeck, Ann. d. Phys. 46. 1915. p. 677.
3) R. Gans, Ann. d . Phys. 49. p. 149. 1916
achse besitzt. Sind die drei Haupttriigheitsmomente des
Magneto- einander gleich, so wirtl die Suszeptibilitat vollig
unabhangig von der Feldstarke und Temperatur. Sind dagegen die Haupttriigheitsmomente cinander nicht gleich, d a m
ergibt sich eine Feldabhiingigkeit (und Temperaturabhlingigkeit), und zwm hat die - H-Kurve - wo die spezifische
Suszeptibilitat und H die magnetisclie Feldst,arke bezeichnen den Verlauf, der auf Fig. 1 dargestellt wird.
Gans meint, daJ3 es nicht ganz
sicher erschcine, ob die von H o n d a
festgestellte Feldabhhgigkeit sich auf
Eisenverunreinigung zuruckfuhren lasse.
Es ist deshalb dringend erwunscht, die
Messungen fiir schwache Felder zu erganzen, um entscheiden zu konnen, ob
die vollstandige Kurve dcr Fig. 1 entspricht.
Ein quentitativer Vergleich dcr
Fig. 1:
Thwrie mit clrn Messungen wird eine Berechnung der Anzahl von Magnetonen
in Kubikzcntimetern und der Htupttriigheitsmomente derselben ermoglichen.
Besitzt das Magneton eine Figiirenachse, d a m ist die Erregung nach der Theorie paramagrietisch, aber in der Weise,
daB auch der paramagnetische Korper diainagnetische Eigenschaften besitzt, die den thermischen Rotationen der Magnetonen um die zwei aquatorialen Haupttriigheitsachsen entsprechen.
Bei niedrigen Temperaturen und kleinen Peldern kann
der Paramagnetismus uberwiegen ; er geht aber bei hiiheren
Tcniperaturen sowie bei starkeren Feldern in Diamagnetismus
uber.
Der Zweck dieser Untersuchungen war, die Frldabhangigkeit
bci m6glicht schwachen Feldern fiir reins diamagnetische
Elemente nachzuweisen, um, werin nioglich, die erwiihnte
Theorie nachzupriifen. Die dabei angcwcmlete Versuchsanordnung, die eine Abanderung tles gewbhnlichen Torsionsverfahrens war, ermoglichte quantitative Bestimmungen von
H = ca. 50 Gauss und aufwarts (btli dieser vorlaufigen Untersuchung bis H = ca. 1000 Gauss).
I--
Diamagnetismus bei schwachen Feldstarken.
473
Gleich an dieser Stelle sol1 mitgeteilt werden, daB die
Messungen zwar eine Feldabhangigkeit bei ganz kleinen Feldstarken fin fast alle untersuchten Elemente ergaben, daB
aber die erhaltenen Kurven (x - H) nur bei Gold mit Fig. 1
iibereinstimmten (Zn zeigte eine konstante Suszeptibilitat
zwischen H = 100 Gauss und 700 Gauss; eine Feldabhangigkeit konnte hier nicht festgestellt werden). Untersucht wurden
die Elemente Sb, Te, S, Zn, Ag und Au, die alle friiher als
diamagnetisoh angesehen worden waren. Ag zeigte Paramagnetismus bei kleinen Feldwerten bis H = ca. 800 Gauss,
dagegen Diamagnetismus bei hoheren Feldwerten ; Metamagnetismus wurde also bei Silber nachgewiesen.
Vereuchemsterial.
Antimon wurde aus Brechweinstein und Zucker mit Zusatz von etwas Soda im Porzellantiegel bt4 hoher Temperatur
hergestellt. Die dabei verwendeten Chemikalien waren von
sehr reiner Qualitat.
Das Zink war von der Firma M er c k geliefert ; die Gold- und
Silberproben von der Firma K a h l b a u m bezogen. Das Tellurium
und der Schwefel wurden von einer hiesigen Firma geliefert.
Jede Probe wurde sorgfaltig mit Schmirgelpapier abgerieben, wie auch nachtraglich in reiner Salzsa,ure abgewaschen
oder abgekocht, je nach der Loslichkeit.
Der Chemiker Johs. L i n d e m a n des hiesigen Chemischen
Laboratoriums der Universitat hatte freundlichst die angegebenen Substanzen (mit Ausnahme von Au, da die ganze
Probe zu den Messungen verwendet werden muSte und daher
erst spater analysiert werden konnte) samt einer Probe von
dabei verwendetem destillierten Wasser einer kolorimetrischen
Eisenbestimmung unterworfen.
Alle Substanzen wurden erst in allerreinster Salzsaure
oder Salpetersiiure aufgelost. Darauf wurde die L&ung vom
Hauptelement wieder moglichst befreit, z. B. durch Fallung
mit H,S oder anderen Mitteln, in der Weise, daB dreiwertiges
Eisen in Salzsaurer-Losung zuriickblieb. (Was Zink und Wasser
betrifft, sind die Bestimmungen ohne vorherige Fallungen
vorgenommen worden.)
Das Residuum wird zur Trockene verdampft, in Wasser
aufgelost und ihm darauf ein paar Tropfen Perhydrol zu-
0. E.-F~ivobi.
474
gesetzt, 6. ccm- HC1 3 Proz. und 10 ccm KH,C?jS-Losung
7 Proz. Die Fliissigkeit v r d e in einen Hehnerzylinder Nr. I
hineingebracht, darauf in den Zylinder Nr. I1 etwas Wasser
zugesetzt, 6 ccm HC1 3 Proz. und 10 ccni NH,CNS-Liisung
'7 Proz. - Eine schwache Fe-Losung [0,014 mg Fe .pro ccm
,Ursubstanz (NH,),SO, . Fe,(SO,), . 24H,O Mt:rcli p. 8.1 wurde
;&useiner Burette hineingetropfelt, bis fast derselbe Farbenton
in beiden Zylindern I und I1 auft.rat.l) Die Fliissigkeit wurde
tlann mit Wasscr verdiinnt, bis in den Zylindern I und I1 das
gleiche Volumm Prreicht war, worauf mit &rn Hinzutropfeln
fortgesetzt wurde, bis die gleiche Farbe erzielt war. Vom Eisenverbrauch wurde der Eisengehalt in den Probm berechnet ,
Ferner wurde ein UberschuI3 an Eisenlosung der Fliissig]wit in Zylinder I1 zugesetzt, bejde Fliissigkciteii in den
Zylindern I und I1 darauf auf ein gleiches Trolumen gebracht
imd schliel3lich aus Zylinder I1 so vie1 Flii4sigkeit abgezapft,
his wieder in beiden Zylindern die gleiche Farbe erzielt. war.2)
Von der im ganzen zugesetzteri Losung, dem Volumen
vor und nach der Abzapfung, erhalt man eine neue BestimInung fur die Eisenmenge in Zylinder I. In dem Mittelwerte
cler beiden bestinimungen ist eine etwaige Unsicherheit in
(ler Beurteilung des Farbentons teilweise wenigstens eliminiert.
Die Frage nach der Zuverlassigkeit in der Bestimmung von
Ye-Mengen' mitt& der kolorimetrischen Rhodanmcthode niiher
zu behandeln, war leider keine Zeit.3)
I n . jedeni Falle wurde eine Blindanalyse init den angewendeten Reagensen ausgefuhrt urid die erhaltenen Eisenrnengen in Rechnung gezogen.
Die Analysen lieferten folgende Ihgebnisse:
,
'
Honda
8b Eisengehalt
Zn
,,
$3
99
Te
H,O
,,
,,
0,025 Prom.
0,020
,,
0,008
,.
0,008
,,
0,006
,?
< 7. 10-6 ,,
0,018 Prom.
0,006
0,400
0.060
,,
,.
.,
1) M. 0. Mayer, Chcm. Zentralbl. 1. p. 1629. 1913.
2) Bei den Farbenvergleichen wurde immer in der Liingericbtung
in den Zylinder geblickt.
3) Angaben zur naheren Beleuchtung der Genauigkeit dieser I)op@.
bestimmung wird Hr. Lindeman bei einer epiitercn Gelegenheit veriiffentlichen.
Diamaqnetismtk bei schwachen E’eldStairken.
475
Die Analysenergebnisse H o n d a s sind hier ebenhlls angegeben.
Die Reinheit der untersuchten Elemente stimmt, wie
man sieht, fast genau mit den Ergsbnissen iiberein, zu denen
H o n d a l ) gelangt ist; nur die von ihm angewendete Schwefelprobe ist wesentlich‘ reicher an Eisen.
Vemuoheanordnung.
Die Versuchsanordnung war in der Hauptsache dieselbe
wie bei Curie und anderen Forschern, d. h. die zu unt,ersuchenden Korper befanden sich in eineni ungleichformigen
Felde, und die auf sie wirkende Kraft wurde mittels einrr
Torsionswage gemessen.
Es sei H , der Feldwert an der betreffenden Stelle i l r s
Feldes (die 2-Koordinete gibt die magnetische Kraftlinirnrichtung an), d H , / d y deren Gradient in einer Richtung senkrecht zu H,, M die Masse der Probe und x die spfizifische
Suszept.ibilit&t derselben, dann ist bekanntlich die auf die
Probe wirkende Kraftkomponente *Ti, durch die Gleichung
gegeben.
Wird &,, M , H, und dH,/cly gemessen, so kann
rechnet werden.
x
be-
mnetieohee Feld.
Die Beetimmnng von H, und d H L / d y .
Der zu untersuchende. Korper kommt an eine Stelle im
Felde, wo
H
- -ddYH,
ein Maximum ist.
Bei der Bestimniung von
wurde das ballistische Verfahren angewendet.
Eine kleine Probespule F, deren Wipdungsflache mit dem .
Mikroskop ausgemessen wurde (F = 102 gem), liegt in einem
1) K. Honda, 1. c.
476
0. E. Frivold.
Messingrohre eingebettet. Dieses Messingrohr mit der Spule F
ist um eine horizontale Achse A A drehbsr, und der Drehungswinkrl wird mittels des Zeigers G , der an einem eingeteilten
Zirkel liegt, gemessen. Die Spule F , eine gegenseitige Induktion, der ballistische Drehspulengalvanometer, der die InduktionsstoSe niiBt, sowie ein Widerstandskaten blieben immer
in1 Kreise. Das System wurde rnitkls dcr bekannten gegeriseitigeii Induktion justiert. Die Spule wurde mit ihrer Windungsflache senkrecht zu den magnetischm Kraftlinien eingestellt, und zwar an der Stelle des Feldes, wo sich das Probestuck bri tleri Torsionsmessungen befand. Die Rpnle wurde
6
Fig. 2.
ini Felde uni eirien Winkel getlreht untl die InduktionsstiiSe
rriittcls des ballistischen Galvanometers gerncssen. Durch
eine Verschicbung in der horizontalen y-Richtung zwischen
den Bnschlagcn J und H konnte ,423, durch den ballistischen
Ausschlag erniittelt werden. Die GroBe d y wurdr auf folgende
Weise sehr genau bcstinimt. Ein Stiickchen Draht, dessen
Durchmesser mit einer Mikrometerschraube ausgemessen war,
wurde zwischen K und J angebracht. Die Schraubc H wurde
gegen den Anschlag L so eingestellt, daIJ der ‘Draht genau
zwischen den Flachen J und K steckte. Da das ballistische
Drehspulengalvanometer verhiiltnismafiig kleinc Ausschlage f i r
kleine Feldwerte gab, wurden auch einige Kontrollmessungen
niit cinem gewohnlichen Drchspulengalvanometer von groBerer
Empfindlichkeit vorgenonimen. Urh ein solches Galvanometer
in diesem Falle verwenden zu konnen, m d t e er mittels einer
gerigneten gegenseitigen Induktion fur jedtm geniessenen Aus-
Diamugrtetismus bei schwachen Feldstarken..
477
sclilag justiert werden. Beobachtet man z. €3. eiiien Ausu. wenn man die Spule urn eine Strecke d y im Felde
v+rschiebt, so schaltet man nachher einen Strom von einer
scllchen Grofle in der Primarwicklung der gegenseitigen Induktion ein, daB das Galvanometer bei Kommutieren des Stronies
ir:i Primiirkreise einen gleich groflen Ausschlag gibt. - Kennt
n,an die gegenseitige Induktion, die Windungsflache der Probeslule und miSt d a m den Strom im Primiirkreise, so 1iBt sich
die Variation A H leicht berechnen. Die Ubereinstimmung
d e r beiden Verfahren war ganz, befriedigend.
Diese Kontrollmessungen wurden hauptslchlich deshalb
vcirgenommen, um den leniaren Verlauf zwischen d H J d y
und H bei den schwachen Feldwert'en festzustellen.
EXhlag
Die Drehwage.
Die Kraft, die das inhomogene Magnetfeld auf das Probesr iick ausiibt,, ist mittels einer Kompensationswage ermittelt
aorden. Die Grundsiitze, die der Konstruktion dieser Wage
zligrunde liegen, sind dieselben, die Hr. A. W. Markel) angzwendet hat. Bei dieser Versuchsanordnung wird die Kraft,
die das Magnetfeld auf das Probestiick ausiibt, mittels zwei
Stromspulen kompensiert. Die Wage ist schematisch auf den
Eigg. 3 imd 4 dargestellt.
C H D S M 1 bezeichnen das drehbare System. Diem ist
niiiglichst leicht verjertigt, um einen diinnen Draht zum Aufbangen verwenden zu konnen (ca. 0,05 mm im Durchmesser
und ca. 40 cm lang). Der Teil H D K B besteht ausAluminium.
I k r Arm H K ist ca. 50'cm ling. D ist ein verstellbares
(kgengewicht. C und C1 sind zwei Kapseln aus Papier; die
eine (C) befindet sich in dem inhomogenen Magnetfelde, die
andere, wie ersichtlich, ist an einem diinnen Kupferdrahte
CA. 40 cm unterhalb der Polstucken aufgehangt. Die eine
Epule Ml (oa. 2000 Windungen) ist am oberen Ende des
drehbaren Systemes befestigt. Diese Spule steht in Verbindung mit dem ubrigen Stromkreise durch den Aufhiingungsdraht E und eine kleine Spirale aus diinnem Platindraht (F).
w.
1) A.
Marke, Sur lea propri6teS thermomagnt5tiques de l'eau:
Oversigt over det Q l . danske Videnskabernes Solshb Forhandliqpr
1916. Nr. 5 u. 6.
0.E. Frivold.
478
Zwri feste Spulen X, (ca. 1400 Windungen) sind an den
U'anden des Zinkkastens angebracht. GG ist die Dampfungsvorrichtung und besteht aus Glimmerblattchen.
Vermittelst ineBbarer Strome im M I und M , ist es moglich, die Wirkung des magnetischen Feldes zu kompensieren.
Die Strllung des Systemes wlrde mit Hilfe riiier empfintl-
C'
Fig. 3.
lichen Ypiegelable~ung bestininit. l)a der Skalaabstanil ca.
400 cni, cler Arm HIi ca. 50 ern lang ist, crgibt eine Abp
lesungsgcneiiigkeit von ca. 0,5 nim an der Skela einc Einstellungsgcnauigkeit in1 Felde von CB. 0,0:3 Inm. Um auch
bei den verschiedenen Messungen eine bestiniinte Einstellung
clw Kapsel C in der Vertikalebene EKC' zu ermoglichen,
wurde durcli Gewichte (aus %ink) anf C1 immer clas gleiche
Diawiagnetismus bei schwachen Peldstlirken.
479
Drehmoment an den Arm H K hervorgerufen. I m voraus
wurde festgestelh, dab das Jhgnetfeld keine Wirkung auf
die Gewicbte C1 ausiibte.
Wahpnd der Kompensation wurdgl tler Strom in der
Dl;ehspule M , durch den Kompensationskreis konstrant gehalten. e, und e seien beziehungsweise cine Akkumnlatorbatterie und rin Normalelement, R, sei dor Regulierungswiderstand, & ein Xormalwiderstand; G ein empfindliches
Galvanometer, R, ein Widerstand, parallel zur Spule M, eingeschaltet. Zeigt tlas (3alvenometer
keinen Ausschleg, YO ist der Strom
in dem Hauptkreise i = --e . Kennt
R,
man gleichzeitig die Widerstiinde R,
und M,, so ist der Strom A , in M ,
damit bestimmt. Der Strom A , wurde
mit einem Priizisionszeigegalvanometer von S i e m e n s & H a l s k e gemess en.
.
Mesaungen
Nine Messung wurde in dieser
Weisc vorgenommcn. Zuerst kompeniiert man mittels der Strcime A ,
und A , (in MI und M,) die Torsionskraft im Aufhgngungsdraht, bis der
Fig. 4.
Lichtstreifen a n der Skala im Gleichgewichte ahf dem gewiihlten Index ist.
Die Kompensation wird d a m auch vorgenommen, nachdem
die Strome in A , und A , kolnmentiert sind. Die Ablesungen
am Amperemeter A , seien a und a1. D M ~Magnetfeld wird
nunmehr erregt und die zwei Kompensationen werden aufs
neue vorgenammen. Die Ablesungen seien 1iun3 und b'. Die
Kommcntierung der Strome wird vorgenommen, um den
EinfluB fremder magnetischer Krafte zu eliminieren (z- B.
die Wirkung des Erdmagnetismus, und im zweiten F d e besonders die Wirkung des Elektromdgneten).
Der Magnet wird d a m sorgfiiltig entmagnetisiert und
dieselben Kompensationin mi5 entgegengesetzter Stromrichtung
im Magnet aufs neue wiederholt. SchlieBlich wird die Kompensation im Felde Null vorgenommen.
- 72,5
- 71,7
- 71,7
- 72,5
- 71,7
- 71,7
- 75,l
- 73,6
- 67,4
- 67,O
- 67,05
- 63,4
- 67,O
- 72,9
- 72,l
- 72,l
- 81,O
- 69,4
- 68,3
- 69,l
- 65,7
- 68,3
- 74,8
- 72,7
- 72,7
-88,6
- 67,05 - 69,l
- 70,5
- 69,8
- 69,9
- 70,5
- 70,2
- 69,Q
- 73,s
- 71,9
1,402
1,0012
0,6014
0,3018
0,1004
1,003
147,2
- 148995
- 145,5
- 145,s
-
0,602
0,3005
- 14199 - 141,75
- 141,6
- 143,O
- 142,3
J
Amp.
- 14196
4.108
Amp.
- 142,25 0,1004
1
E
14390
- 141,5
a+a1
Y
1
I
b
1
z:$5
+59,7
+62,9
+9492
+93,6
+%,9
1
- 70,5
- 65,9
b'
Kapsel u n d Tel
- 66,6
- 69,l
- 72,9
- 71,2
- 98,7
- 96,8
- 83,3
- 81,4
- 77,9
- 76,O
- 90,7 - 91,0
- 83,4
- 81,7
- 83,9 - 83,7
- 86,2 - 85$
- 86,9
- 88,l
+95,5
+923
+93,8
1iil:
+58,7
+ 62,8
- 67,9
a,7
3-
/
2,0670 g.
Tell ur.
A, = 24,04 *
L e e r e Kapsel.
Tabelle I.
+
+
+
+
Amp.
i, 108
I 1 9 7 A
rl
191
7
135,7
- 144,l - 139.9
- 195,5 - 180,l
- 164,7
- 153,Q
- 167,s
- 181,7
- 165,5
167,6 - 166,35
- 172,l
- 1740 - 173,65
-
r.
-t 191,s
-
0,817
1735,5
- 1577,Q
- 685,55
- 831,8
-'
- 1649
- 203,4
- 335,6
- 3%
4833
-
-
44,37 - 10,67
3,4
+260
- 180,l
- 139,Q -
L
+
+
+
+
+ 194,6 194,6
1082
3
s.
FL
i
= (i*-i,)A, A, 10'
lo8 Amp.
Amp.*.
1,
-
- 138,4 - 134,5 - 134,5
- 130,6
- 65,2 - 56,92 - 56,92
- 48,6<
llR,4
244,l
122,05
125,7
186,5
186.95 t 934,8
187,4
b f b1
Amp.
Dinmgrietismus bei schunchen Feltlstarken.
.
-+-
Die Differenz ( b b')
a l ) ergibt dann eiii
Ma13 fur das Drehnngsmoment, niit dem das
Vagnetfeld auf das drehbare System einwirkt.
Auf Tab. I sind die
Angaben einer willkurlich
herausgegrif f enen Messung
wiedergegeben. Die Pfeilo
gebcn die lrZichtung des
8tromes in dem erregten
a1 zeigeh
Magnet an. a
don mittleren Kompensationsstrom, doppelt genommen und in Graden ausgei--:-1 f -t+ druckt, ohne Einwirkung
des Magnetfeldes; b b'
sind der doppelte Kompcm a tionss trom, wenn der
Magnet erregt wird. i, und
i, sind die bezuglichen
Strome in Ampere ausgedruckt. Das Zeichen
gibt ein in die Drehrichtung des Uhrzeigers ausgeubtbs Drehmoment an
(ausgeubt durch die Torsion dcs Aufhangungsdrshtes oder von diesem
im Verein mit dem Magnetfelde). - ein Dreh.moment irn entgegengeI I I I I I
setzten Sinne. I)as Drchinoment, das auf die
Kapsel und etweigenfalts
auch auf den in ihr enthaltenen Stoff ausgeubt wird,
wird durch den Awdruck
A , = i, - i, geniessen.
- (a
.
181
+
+
I I
I I
+
+
u
' I 1
I I
Annalea der Physik. IV. Folge. 07.
31
8. E. IrrivoM.
402
Day Zeichen
4- fur A ,
und A1& gibt Paramagnetismus,
- Diamagnetismus an. Das gleiche gilt auch in den Tabellen I1
bis VIII.
Das Produkt d, , A , ist clann tier Kraft F, proportional.
F, = k . A , . A , , mobei k eine Konstante ist..
Urn quantitative Messungen ausfuhren zu kcinnen, i u r d r
die Drehwttge gecicht. K e m t man namlich die Suszeptibilitat
pines Stoffes, so kann die Konstante k berechnet werden, wenn
man die Gro13enAl.-4,, M ,H, untl d H z / d l j n d t . Ganxnaturgemal3 wurtle hiw als Eichungsniat erial vielfach destilliertes
Wiwser vc~wendc4, sowohl wed dicser Stoff in rcinem Zu<tandc wrh8ltnifimaSig lcicht erhadtbar ist, wie auch, wt4l
spine Suszeptibilitiit whr genau nach verschiedenen MeBverfahren gemesscn ist. Bei 200 ltonnen wir x = - (0,720
f 0,001) 10-6 fur W.cbsser im Vakuum setzen. Das Ergelmis
tlieser Mesungen find& man in Tab. 11.
I
Tit b e 1le JI.
Wlr ss er.
M
9 1,1252 g.
Da die Messungen h&r in Luft ausgefiihrt wurden, mulj
man dieses Verhaltnis in Rechnung aiehen. Fur die Suszepthilitat der Luft wurde f 0,027. :lo-6 gesetzt. Die scheinbare Suszeptibilitat des Wassers in Luft wird deninach
-0,747.
Dieser Wert wurde hei der Begtimmung von k
benutzt. Die Konstente k ist aus der Tab. I1 ermittelt worden.
I n den folgenden Tabellen hezieht sich x a d Messungen
im Vakuuni - A x - wahrscheinliche Fcihler (Sicherungs-
bei schwacheir Feldstarken.
DiwmaynetismzLs
faktor = 2 ttngesetzt) Bind in gewohnlicher Weise
FIdilern in Hz,dH,,./dy usw. berechnet.
483
PUS
den
T e b e l l e 111.
TeHur.
114 = 2,0670 g.
H,
'
1 5.
dY-
I
-.
v
A,A , .
Kapsel
-~ A , A , . 10
Te .
Te und
- 0,82 - 2,54
- 10,67 - 31,31
- 48,8 - 141,O
- 164,Q - 423,5
- 379,O - 881,O
15
46
96,6
170,5
247,4
H,
.
___ 84,2
113,5
203,s
366,O
506
762
dH,
-._.
dY
.__
_
-_
__
22,8
30,5
rA,3
96,O
152,O
209,6
107
___-
I
Kapsel
j
-x
S und
. l o 6
Kapsel
-. 68,5
- 154,O
+230,3
+394,0
0,02
0,006
\ 0,002
0,002
0,001
-
Af = 1,2125 g.
--
A , A,.
0,233
0,290
0,302
0,290
0,304
IP.
Sc hwefe 1.
.
d x.10'
_-
Tabelle
-
- 3:. 10'
_______
I
55
171,6
366,s
631
894
107
I
-29898
-548,O
0,3.5
0,408
0,436
0,448
0,439
0,434
0,02
0,02
0,007
0,004
0,002
0,002
T a b e l l e V.
Antimon.
A1 = 2,0765
v
a
A,A,
"
.
dY
Kapsel
.lo7
8b und
Knpsel
1, A: .-lo'
Sb
__._
-
5,08
-
-
x . 10' A x . 10'
... .
7,02
__
__
.-
- 23,59 - 32,15
- 106,0 - 145,6
- 256,O - 347,OR
0.64
0,704
0,750
0,745
0,04
0,018
0 ,om
0.005
- 415,O
0,741
0.00.:
- 557,5
31
484
Tabello VI.
Zink.
Af = 2,0005 6.
__
__ -.
.
_-
__
-
4z.108
__
____
_ -__
. _
.
.
ll3,5
234,O
364,2
565
761
30,5
62,4
.
....
96,9
151,6
209,4
_.
-.
......
..........
..-
- 5,58
- 27,17
- 62,26
- 151,9
- 284,3
3,92
i16,43
-1. 38,54
-1- 78,4
7 1 13,"
2-
0,126
0,143
0,137
0,1362
0,1371
-
0,006
0,002
0,001
0,0007
0.OOOd
T a b e l l e VII.
Gold.
X
= 1,2599 g .
..
-.
A , A , . 107
....
K~psel
_65,3
a4,o
171,3
266,O
366,O
__
4-
15,O
223
45,s
70,5
96,O
2,11
4,52
$. 21,12
-k 33,O
93,5
-1 -220,5
+
+
( d l i l U1.0
Au und :
Au
- z . 10'
_ .- ._-
.
.
-
0,83
-1- 2,84
1,68
13,41 - 7,71
2 . 51,o
-- 18,OO
-1- 58,45 - 35,OA
3. 1,28
+
'
-
Ax.
___
-
0,124
0,110
0, I22
0,1 19
0,124
.
.
I
0,02
0.01
0.005
0,00:1
0:002
~386,8
T a b e l l e T'III.
S i I b e r.
JI = 1,7112 g.
I
€I,
d H-,
d?f
.......
A,:I2.
. --
....
-
__
.
-'11-4,. 10' Ag
I
I
......
Ag und
Kapwl
/--&pl
......
I1
10'
.
.
.
. 10"
A x . 10G
. .
-.
0.02
0,Ol
141,6
171,:3
235,O
366,O
500,O
664,O
630,O
762,O
895,U
38,5
45,s
62,B
96,5 ,
133,6
l51,6
170,5
209,B
247:5
0.004
0.00:;
0.002
0,001
0,0005
0.0003
0.0002
Fig. 5 .
Ergebnisse.
1)k Suszeptibilitiit der untersnchten Elemente, riiit Ausna time d ~ sZinks, zeigt eine Feldabhangigkeit bei schwachen
14 Itlmerten. Die Suszeptibilitat bei hohercn Feldwerten ist
du i . t h eine rnerkliche I<omtana geliennxeicbnet, Sillier ans-
genommen. Die Suszeptibilitht der verschiedenen Elemente
scheint konstant bis zu folgenden Feldwerten hinab zu sein:
Fiir Zink
bis H 100 Gauss
,) Uold
., H 600 ,,
Antimon ,, H 250 ,,
,, Tellurium ,, H 200 ,,
,, hhwrfel wahrscheinlich oberhalb H 600 Gauss.
.,
Das Silber ist paramagnetisch bei schwachen Feldwerten,
wird aber diamagnetisch bei Feldwerten oberhalb 800 Gauss.
Reines Silber ist gewohnlich als diamagnetisch angesehen l),
obwohl auch Paramagnetismus bei Silberprobm beobachtet
worden ist. Es kann in dieser Verbindung auf -4rbeiten von
S h a w nnd Heapes2) sowie yon K i j n i g ~ b e r g e r hingewiesen
~)
werden. Diese Forscher haben jedoch keinen Ubergang von
Para- BU Diamagnetismufi beobachtet. S h a w und H e a p e s
haben uberhaupt nur mit auBerst kleinen Y!'eldweiten gearbeitet ( H zwischcn
2 und
12 Gauss).
I n diesem Palle liegt es nahe, die Aufmerksamkeit auf
das Vorhandenscin fremder Stoffe zu richten, besonders des
Eisens. Bei Silber-Eisen-Legierungen werden niimlich diese
beideri Metalle nicht miteinander vermischt, und man solltc
rrwarten, daB das Eisen in ferromagnetischem Zustande auftrete, bwonders wenn letzterer Stoff nur in minimalen Mengen
vorhanden ist (hier 0,008 Prom.). Ein Maxinium der Suszeptibilitat sollte man dann, wie S h a w und H e a p e s bemerken, bei H c:~.= 2 Gauss erwarttn. Dies ist abcr keinwwegs der Fall. I)ie hier angewendete Probe zeigt em Maxiiriuiii der Snszeptihilitiit bei H = 200 Gauss.*)
Es scheint tlann nur die Annahme ubrig zu hleibrri, dub
Eisen in paramagnetischem Zustnnde vorhanden sein muBtr,
wenn Eisenverunreinigungen die Ursache des 11berganges vori
Para- zu Diamagnetismus scin sollten. Gegen diese Annahme
spricht jedoch d w Verhkltnis, da13 keines der chrmisch analysicrten Elemente sich tisenarmer als Silber erweist, und
dennoch zeigen die anderen Elemente nur Diemagnetismus.
Weitere Versucht, im besonderen Kntersuchungen hei Proben,
die minimale zugesetzten Mengen Eisen cmthalten, werden
-
-
1) K . H o n d a , 1. c.
2) P. E. S h a w and C. H e a p e s , The Electrican 77. p. 708. 1916.
3) J . KonigAbcrger, Ann. d. Phys. 88. p. 698. 1898.
4) Aurh P h a w u. Hea p cs , 1.r.
Dinm ngne t i h i w bci s chwn che)i Fe Ust iirke n .
457
dleicht iiber dieses Verhaltnis AufschluB geben. Solche
Uritersuchungen habe ich zurzeit vorgenommen. Nach der
Tlieorie von Gans sind jedenfallr die metamagnetischen Erscheinungen theoretisch begriindet . Durch Steigerung der
Ttmperatur und des Feldwertes mkf3 es nach dieser Theorie
st& nioglich s h , die paraniagnetischen Korper diarnepetisch
mi machcn.
Die Suszept-ibilitgt von Sb, Tc! und S zeigt cine starke
Ftlldabhangigkeit bei schwachcn Feldwekten. Eine Konstanx
alLrr bei den kleinsten Feldwerten lid3 sich jedoch nicht erkwnen. Weitere Versuche, die ich anch mit einer noch empfii~dlichei.en Kraftwage in Angriff genommen habe, werden'
dicses Verhaltnis vielleicht aufklaren. Es ist auch lneine Absic:lit, cliese Messungen auf mijglichst viele Korper (hwonders
ch(1rnischc Elemente) auszudehnen.
Die Suszeptibilitat des Goldes zeigt eine Feldabhiingigkeit ,
dihl mit der Theorie von Gans' in ~bereinstimmumg gteht
(vsl. p. 472). Obgleich der Unterschied zwischen xrnsx.und
x ~ . ~ ,.zwar
, . gar nicht grol3 ist, kann der Unt,erschied sich kaum
diirch dic IJngenauigkeit .der Messungen erklaren lassen.
Del: Theorie nach konnen in diesem Felle die Haupttraghc,it,smomente des Magnetom und die Anziihl der Magnetonen
pro Kubikzentimeter berechnet werden.
Sind A und C die beiden Haupttriigheitsmomente des
Mtgnetons, N die Anzahl Magnetone pro Kubikzentimeter,
e
b and h zwei Konstanten ( b = G , wo e l m das Verhaltnis
171
'
"'"1
(kr Ladung zu der Masse des Elektrons h = 5~
a lgilh die Theorie fur die spezifische Suszeptibilitat
x = N b s -2- 8 8+ C [l h ah)],
(1)
-
+
WI 1
isi. Hirr gibt @ ( y ) das Fehlerintegral
(2 ')
iL11.
, so er-
488 0. E. Frivold. Diamag?tetismus bei schwnchen Feldsfarken.
-
BEbm( A - C)
(3)
YS
2KT
wo 1’ dic absolute Teniperatur, H der Feldwert und li eiiie
Konstantc (k = 1 , 3 5 . 1 0 - 1 6 in C. G. S.) angeben.
Bezeichnen wir die spezifische Suszeptibilit8at fur unendlich kleine Pelclwertc xo, also
- - h a - - - 2 A $ C(4)
’
3
0 -
(wril @
(;J)
= 0, wrnn ;!= 0 ist), SO wirtl
X-XQ
(5)
xo
h
= fi(Y).
Perner ist niwh (5) iuitl (2)
(6)
xa--O
xo
2
I
3
2
-
CIA . .
+ CIA
Ail.;
Y?
-xo
xo
’
liann 1~ berrchnct werden.
Man berechnct A und C nus den Ausdrucken (3), (5)
nnd (6). Die den verschicdenen Werten von H zugrhbrigen
Werte von y konncn niit Hilfe der experimentell grfundenm
Knrvc x - H bestimmt werden.
In der Formel (5) sind xo und h bekannt. 0 ( y ) lranii
aw (2) und (2’) fur verschiedenc Werte von y bercchnet werden.
Die Suszeptibilitiit x1 ‘fur 7 == y1 kaim dann ebenfnlls
: u s (5) bcrcchnet werden und die entsprechendcn Werte von
11, tlw experimentell bestiiiimtcn I b v e N entnommen werden.
d - C w i d (lam aus (3), C I A am (6) berechnet. Hieraus
il nntl C. Wenn A und C bekannt sind, ergibt sich N am (4).
Ini vorliegrnden Fallc ergab sich fur Gold A = 3,l
C = 1 , 7 . 10-a2 C. G. S. und N = 4 , 5 . 10+lo, also per Granininiolekiil
N1 = 4,5 . l o l o . 19,2. 197,2 = 1,r.1014 .
Wird .die L osch mid tsch e Zahl ti,13 . 1 0 2 3 gcsetzt, so will
tlm ~agen,tlaS ein Magneton im Golde aus 3,65 . log Atomen
bcs teht.
.
K r i ~ t i a n i a , Physik.
,
Inst. (1. Univ., hlai 1918.
(Eingpgangen 31. Juli 1918.)
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