Эффект Нернста - Эттингсхаузена. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Эффект Нернста - Эттингсхаузена - появление электрич. поля E_нэ в проводнике, в к-ром есть градиент температуры

Т, в направлении, перпендикулярном магн. полю Н. Различают поперечный и продольный эффекты.

Поперечный Эффект Нернста - Эттингсхаузена

Поперечный Эффект Нернста - Эттингсхаузена состоит в появлении электрического поля Е_нэ^| (разности потенциалов V_нэ^|) в направлении, перпендикулярном Н и

Т. В отсутствие магн. поля термоэлектрич. поле компенсирует поток носителей заряда, создаваемый градиентом температуры, причём компенсация имеет место лишь для полного тока: электроны с энергией, большей средней (горячие), движутся от горячего конца образца к холодному, электроны с энергией, меньшей средней (холодные),- в противоположном направлении. Сила Лоренца, отклоняет эти группы носителей в направлении, перпендикулярном

Т и магн. полю, в разные стороны; угол отклонения (угол Холла) определяется временем релаксации т данной группы носителей, т. е. различается для горячих и холодных носителей, если t зависит от энергии. При этом токи холодных и горячих носителей в поперечном направлении ( |

Т и | Н) не могут компенсировать друг друга. Это приводит к появлению поля Е^|_нэ, величина к-рого определяется из условия равенства 0 суммарного тока j = 0.

Величина поля Е^|_нэзависит от

Т, Н и свойств вещества, характеризующихся коэф. Нернста-Эттингсха-узена N_|:

В полупроводниках под действием

Т носители заряда разных знаков движутся в одну сторону, а в магн. поле отклоняются в противоположные стороны. В результате направление поля Нернста - Эттингсхаузена, создаваемого зарядами разного знака, не зависит от знака носителей. Это существенно отличает поперечный эффект Нернста - Эттингсхаузена от Холла эффекта ,где направление поля Холла различно для зарядов разного знака.

Т. к. коэф. N_| определяется зависимостью времени т релаксации носителей от их энергии

, то эффект Нернста - Эттингсхаузена чувствителен к механизму рассеяния носителей заряда. Рассеяние носителей заряда уменьшает влияние магн. поля. Если t ~

, то при r > 0 горячие носители рассеиваются реже холодных и направление поля Е^|_нэопределяется направлением отклонения в магн. поле горячих носителей. При r < 0 направление Е^|_нэ противоположно и определяется холодными носителями.

В металлах, где ток переносится электронами с энергией в интервале ~ kT вблизи Ферми поверхности, величина N_| задаётся производной дt/д

на Ферми-поверхности

= const (обычно у металлов N_| > 0, но, напр., у меди N_| < 0).

Измерения эффекта Нернста - Эттингсхаузена в полупроводниках позволяют определить r, т. е. восстановить функцию t(

). Обычно при высоких темп-pax в области собств. проводимости полупроводника N_|< 0 из-за рассеяния носителей на оп-тич. фононах. При понижении температуры возникает область с N_| > 0, соответствующая примесной проводимости и рассеянием носителей гл. обр. на фононах (r < < 0). При ещё более низких Т доминирует рассеяние на ионизов. примесях с N_| < 0 (r > 0).

В слабых магн. полях (w_сt << 1, где w_с - циклотронная частота носителей) N_| не зависит от H. В сильных полях (w_ct >> 1) коэф. N_| пропорц. 1/H². В анизотропных проводниках коэф. N_| - тензор. На величину N_|влияют увлечение электронов фотонами (увеличивает N_|), анизотропия Ферми-поверхности и др.

Продольный эффект Нернста - Эттингсхаузена

Продольный эффект Нернста - Эттингсхаузена состоит в возникновении элект-рич. поля Е^||_нэ (разности потенциалов V^||_нэ) вдоль

Т при наличии H | Т. Т. к. вдоль Т существует тер-моэлектрич. поле Е^a = a

Т, где a - коэф. термоэлек-трич. поля, то возникновение дополнит. поля вдоль

Т равносильно изменению поля Е^a при наложении магн. поля:

Магн. поле, искривляя траектории электронов (см. выше), уменьшает их длину свободного пробега l в направлении

T. Т. к. время свободного пробега (время релаксации t) зависит от энергии электронов

, то уменьшение l неодинаково для горячих и холодных носителей: оно меньше для той группы, для к-рой т меньше. Т. о., магн. поле меняет роль быстрых и медленных носителей в переносе энергии, и термоэлектрич. поле, обеспечивающее отсутствие переноса заряда при переносе энергии, должно измениться. При этом коэф. N_||также зависит от механизма рассеяния носителей. Термоэлектрич. ток растёт, если т падает с ростом энергии носителей

(при рассеянии носителей на аку-стич. фононах), или уменьшается, если т увеличивается с увеличением

(при рассеянии на примесях). Если электроны с разными энергиями имеют одинаковое t, эффект исчезает ( N_|| = 0). Поэтому в металлах, где диапазон энергий электронов, участвующих в процессах переноса, мал (~ kT), N_|| мало:

В полупроводнике с двумя сортами носителей N_|| ~ ~

g/kT. При низких темп-pax N_|| может также возрастать из-за влияния увлечения электронов фононами. В сильных магн. полях полное термоэлектрич. поле в магн. поле "насыщается" и не зависит от механизма рассеяния носителей. В ферромагн. металлах эффект Нернста - Эттингсхаузена имеет особенности, связанные с наличием спонтанной намагниченности.

Литература по эффекту Нернста - Эттингсхаузена

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.