Высокочастотная проводимость. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Высокочастотная проводимость - характеристика

проводников (металлов, полупроводников и др.), посредством к-рой задается линейная связь между плотностью тока j и напряженностью приложенного перем. электрич. поля частоты

Выражение (1) естественным образом обобщает Ома закон .Оно справедливо в локальном пределе, когда т. н. эффективная длина i_эф свободного пробега носителей заряда (для определенности электронов) ограничена:

Здесь

- характерный размер, на к-ром изменяется поле

- длина свободного пробега электрона,

- ср. скорость электронов (в металлах и вырожденных полупроводниках

10⁷-10⁸ см/с, в обычных полупроводниках

скорость теплового движения),

- время между столкновениями (время релаксации) электронов. Обычно

лежит в пределах 10^-9- 10^-13 с и зависит от температуры и чистоты проводника и, кроме того, может изменяться с частотой.

В изотропных средах высокочастотная проводимость определяется (по порядку величины) соотношением:

Здесь

- плазменная частота электронов, п - их концентрация, m*- эффективная масса электрона, е - его заряд. В анизотропных средах

- тензор. При выполнении условия (2) описание высокочастотной проводимости возможно путём введения т. н. эффективной диэлектрич. проницаемости, учитывающей вклад электронов:

где

- диэлектрич. проницаемость ионной решётки. Зависимость

от частоты (временная дисперсия

) в электронных проводниках, в отличие от диэлектриков, проявляется, начиная с низких частот. Это - следствие наличия свободных носителей заряда, способных изменять свою энергию на сколь угодно малую величину. Роль характерной частоты, определяющей временную дисперсию, при низких частотах играет частота столкновений электронов

, при высоких - плазменная частота. При

вклад электронов проводимости в

мал и различие между проводником и диэлектриком исчезает.

При

ток проводимости обусловливает быстрое затухание эл.- магн. волны в тонком слое толщиной

вблизи поверхности проводника (см. Скин-эффект ).Если при этом оказывается, что , то проводимость становится нелокальной: ток определяется значениями поля в области с размерами порядка

. В этом случае необходим учет дисперсии пространственной, вследствие которой высокочастотная проводимость зависит от квазиимпульса, определяя связь между пространственными Фурье-компонентами плотности тока j и электрич. поля E. Учёт пространств. дисперсии необходим при низких темп-pax, когда длина свободного пробега становится достаточно большой.

При наложении постоянного магнитного поля H высокочастотная проводимость претерпевает существенные изменения: в

даже в случае изотропного проводника появляются недиагональные холловские компоненты (см. Холла эффект; )кроме того, временная дисперсия определяется также и значением циклотронной частоты

. Последнее играет особенно важную роль при

, приводя к появлению циклотронного резонанса слабозатухающих волн - геликонов, магнитоплазменных (магнитогидродинамических), циклотронных и доплеронов, а также размерных эффектов в магн. поле.

T. к. поле и ток в проводниках сосредоточены вблизи поверхности, то существующие в магн. поле магнитные поверхностные уровни приводят к резонансным особенностям в относительно слабых полях, когда

. В сильных магн. полях, удовлетворяющих условию

, в высокочастотной проводимости металлов и вырожденных полупроводниках проявляются квантовые осцилляции. Наличие у проводника магн. свойств (парамагнетизма, ферромагнетизма, антиферромагнетизма) отражается на высокочастотной проводимости благодаря зависимости его магн. восприимчивости от

Знание высокочастотной проводимости позволяет вычислить распределение электрич. поля в проводнике, поверхностный импеданс, характеризующий амплитуду и фазу отражаемой проводником волны, и коэф. прохождения волны через образцы ограниченных размеров (см. Импеданс).

Литература по высокочастотной проводимости

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.