• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Kwantowy efekt Halla

    Przeczytaj także...
    Ładunek elektryczny elementarny — podstawowa stała fizyczna, wartość ładunku elektrycznego niesionego przez proton lub (alternatywnie) wartość bezwzględna ładunku elektrycznego elektronu, która wynosi:Tesla (T) – jednostka indukcji magnetycznej w układzie SI (jednostka pochodna układu SI). 1 tesla może być interpretowana jako taka wartość indukcji magnetycznej, która na ładunek 1 C, poruszający się z prędkością 1 m/s prostopadle do linii pola magnetycznego, działa z siłą Lorentza o wartości równej 1 N.
    Klaus von Klitzing (ur. 28 czerwca 1943 w Środzie Wielkopolskiej koło Poznania) - fizyk niemiecki, laureat Nagrody Nobla.

    Kwantowe zjawisko Halla, kwantowy efekt Hallazjawisko fizyczne mające te same podstawy co klasyczne zjawisko Halla, ale występujące w niższych temperaturach i silniejszych polach magnetycznych.

    Obniżanie temperatury i zwiększanie pola magnetycznego pozwala zaobserwować:

  • zjawisko Szubnikowa–de Haasa (oscylacje kwantowe)
  • całkowite kwantowe zjawisko Halla
  • ułamkowe kwantowe zjawisko Halla
  • Całkowite kwantowe zjawisko Halla wykorzystywane jest obecnie jako podstawa wyznaczania oma (jednostki oporu elektrycznego w układzie SI).

    Kelwin – jednostka temperatury w układzie SI równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody, oznaczana K. Definicja ta odnosi się do wody o następującym składzie izotopowym: 0,00015576 mola H na jeden mol H, 0,0003799 mola O na jeden mol O i 0,0020052 mola O na jeden mol O.Om (Ω) – jednostka rezystancji w układzie SI (jednostka pochodna układu SI). Nazwa om pochodzi od nazwiska niemieckiego fizyka Georga Ohma.

    (Całkowite) kwantowe zjawisko Halla[]

    Wyniki pomiarów (całkowitego) kwantowego zjawiska Halla

    Jego odkrycie zostało w 1985 roku uhonorowane Nagrodą Nobla dla Klausa von Klitzinga. Od jego nazwiska pochodzi nazwa niestandardowej jednostki oporu elektrycznego: klitzing.

    Warunkami koniecznymi do zaobserwowania kwantowego zjawiska Halla są:

    Zjawisko fizyczne – przemiana, na skutek której zmieniają się właściwości fizyczne ciała lub obiektu fizycznego.Pęd w mechanice – wektorowa wielkość fizyczna opisująca mechanikę, a więc ruch i oddziaływania obiektu fizycznego. Pęd mogą mieć wszystkie formy materii, np. ciała o niezerowej masie spoczynkowej, pole elektromagnetyczne, pole grawitacyjne.
  • bardzo niska temperatura (< 4,2 K)
  • silne pole magnetyczne (do kilku tesli). Kwantowe zjawisko Halla łatwo zaobserwować na wykresie zależności oporu Halla (napięcie Halla podzielone przez prąd sterujący płynący wzdłuż próbki) od indukcji pola magnetycznego.
  • specjalna struktura próbki – taka, by elektrony przewodnictwa miały w niej swobodę tylko w dwóch wymiarach (ang. two dimensional electron gas – 2DEG).
  • Kwantowe zjawisko Halla polega na przyjmowaniu przez opór elektryczny materiału określonych wartości dyskretnych, podobnie jak inne skwantowane wielkości fizyczne (ładunek elektryczny, pęd, energia elektronów w atomach pierwiastków chemicznych). Wartość oporu elektrycznego jest opisana wzorem:

    Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna właściwość materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych.Anomalne zjawisko Halla, anomalny efekt Halla – zjawisko fizyczne odkryte w latach 30. XX wieku. Pierwsze eksperymentalne wzmianki o nim znajdują się w pracach Smitha i Searsa i Pugha. Badając przewodnictwo hallowskie materiałów magnetycznych, odkryto, że obok zwykłego zjawiska Halla istnieje wkład zależny od namagnesowania. Oporność hallowska materiałów będących w fazie ferromagnetycznej ρxy posiada dodatkowy człon zależny od namagnesowania:
    ,

    gdzie

    Stała Plancka (oznaczana przez h) jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Ma wymiar działania, pojawia się w większości równań mechaniki kwantowej.Rezystancja (opór elektryczny, opór czynny, oporność, oporność czynna) – wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. W obwodach prądu przemiennego rezystancją nazywa się część rzeczywistą zespolonej impedancji.
    h – stała Plancka i – liczba naturalna (1, 2, 3, ...) e – ładunek elektryczny elementarny

    i dla kolejnych liczb naturalnych wynosi on w przybliżeniu 25813, 12906, 8604, 6453, 5163 Ω itd.

    Ułamkowe kwantowe zjawisko Halla[]

    Wyniki pomiarów ułamkowego kwantowego zjawiska Halla

    W 1998 roku jego odkrycie również zostało uhonorowane Nagrodą Nobla.

    Zobacz też[]

  • anomalne zjawisko Halla
  • Linki zewnętrzne[]

  • http://info.ifpan.edu.pl/ON-1/Artykuly/K.Wysokinski.1985.pdf
  • http://nobelprize.org/physics/laureates/1985/index.html (ang.)
  • poniższe 3 linki z: http://www.fkf.mpg.de/klitzing (ang.)
  • http://www.warwick.ac.uk/~phsbm/qhe.htm (ang.)
  • http://www.pha.jhu.edu/%7Eqiuym/qhe/qhe.html (ang.)
  • Efekt Halla to zjawisko fizyczne, odkryte w 1879 roku przez Edwina H. Halla (wówczas doktoranta). Polega on na wystąpieniu różnicy potencjałów w przewodniku, w którym płynie prąd elektryczny, gdy przewodnik znajduje się w poprzecznym do płynącego prądu polu magnetycznym. Napięcie to, zwane napięciem Halla, pojawia się między płaszczyznami ograniczającymi przewodnik, prostopadle do płaszczyzny wyznaczanej przez kierunek prądu i wektor indukcji pola magnetycznego. Jest ono spowodowane działaniem siły Lorentza na ładunki poruszające się w polu magnetycznym.Pole magnetyczne – stan przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Pole magnetyczne, obok pola elektrycznego, jest przejawem pola elektromagnetycznego. W zależności od układu odniesienia, w jakim znajduje się obserwator, to samo zjawisko może być opisywane jako objaw pola elektrycznego, magnetycznego albo obu.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Nagroda Nobla – wyróżnienie przyznawane za wybitne osiągnięcia naukowe, literackie lub zasługi dla społeczeństw i ludzkości, ustanowione ostatnią wolą fundatora, szwedzkiego przemysłowca i wynalazcy dynamitu – Alfreda Nobla.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.032 sek.