Efekti

[причалица]

nastavak:

Granularni GME

Granularni GME se javlja u čvrstim talozima magnetskog materijala nanetog na nemagnetsku matricu. U praksi, granularni GME je uočen samo u matricama bakra koje sadrže granule kobalta. Razlog je taj što se bakar i kobalt ne mešaju, tako da je moguće stvoriti čvrste taloge putem brzog hlađenja otopljene mešavine bakra i kobalta. Veličine granula variraju u zavisnosti od brzine hlađenja i trajanja naknadnog termičkog otpuštanja. Materijali korišćeni kod granularnog GME nisu u stanju stvoriti visoke stepene GMO (Gigantske magnetootpornosti) koji se sreću kod višeslojnih konfiguracija.

Kao što je gore napomenuto, GMO se široko primenjuje u konstrukciji glava za čitanje sadržaja savremenih hard diskova. Nove primene efekta GMO su u konstrukciji trajnih magnetnih RAM memorijskih modula (MRAM).

[причалица]

Inverzni Faradejev efekat

Inverzni Faradejev efekat je suprotan Faradejevom efektu, dakle, pojava statičke magnetizacije u materiji pod uticajem cirkularno polarizovanog elektromagnetnog talasa. Kod Faradejevog efekta statičko magnetsko polje izaziva rotaciju polarizacione ravni linearno polarizovanog talasa. Ovde, obrnuto, cirkularno polarizovani talas, dakle, talas koji sobom nosi rotaciju (ugaoni moment) u dieletričnom materijalu izaziva pojavu magnetizacije.

Statička magnetizacija, , indukovana rotirajućim električnim poljem cirkularno polarizovanog elektromagnetnog talasa je proporcionalna vektorskom proizvodu električnih komponenata elektromagnetnog talasa, i :



Iz jednačine vidimo da cirkularno polarizovana svetlost sa frekvencijom ω indukuje magnetizaciju duž talasnog vektora . Pri tome magnetizacija menja smer sa promenom znaka cirkularne polarizacije.

[причалица]

Lajdenfrostov efekat

Lajdenfrostov efekat je pojava lebdenja tečne kapi iznad površine čija je temperatura znatno iznad tačke ključanja tečnosti. Kap na vreloj površini 'lebdi' jer je oslobođena para vrlo slab provodnik toplote pa akumulirana između kapi i vrele površine služi kao toplotni izolator. Dakle, kap neprekidno isparava ali samo po površini pri čemu je para, kao mlazni motor održava na površini ringle, Kada se kapljica smanji, smanji se i količina oslobođene pare te kap na kraju padne na vrelu površinu i ispari ključajući.

Efekat je dobio ime po nemačkom lekaru, i teologu Johanu Lajdenfrostu (Johann Gottlob Leidenfrost) koji ga je prvi opisao 1756. godine u radu "Traktat o nekim osobinama obične vode" (De Aquae Communis Nonnullis Qualitatibus Tractatus)

[причалица]

nastavak:

Efekat se najlakše opaža u kuhinji kada se na vrelu plotnu spusti kap obične vode. Kap lebdi iznad vrele površine, postepeno se smanjuje i na kraju ispari, ali znatno sporije nego da spuštena na manje vrelu plotnu po kojoj bi se kap razlila. Po ugledu na tačku ključanja, temepratura iznad koje dolazi do pojave efekta naziva se Lajdenfrostova tačka.

Efekat se objašnjava malom toplotnom provodljivošću pare koja štiti kap od brzog isparavanja. Kap vrlo brzo isparava na donjoj strani koja je bliže plotni i oslobođena para je štiti od brzog zagrevanja. Ako je plotna dovoljno vrela sa kapi isparava toliko pare da dolazi do pojave malog nadpritiska čija sila uravnotežuje gravitacionu. Ako je plotna dovoljno vrela, dakle iznad Lajdenfrostove tačke, uspostavlja se stabilna ravnoteža: ako se kap približi plotni pritisak poraste jer se stvara više pare. A što se više pare stvara, tim je kapljica dalje od površine. Za sve to vreme kapljica se zagreva i smanjuje. Sve je manje pare da je održava iznad površine, što konačno dovodi do njenog pada na vrelu površinuvi skoro trenutnog isparavanja.

[причалица]

nastavak:


Kap lebdi nad vrelom površinom zbog natpritiska pare koji se stvara neprekidnim isparavanjem sa donje površine kapi. Naznačena dimenzija (0,1 mm) ukazuje na red veličine. Stvarne dimenzije zavise od osobina pare (gustine, površinskog napona, toplotne provodljivosti, tačke ključanja itd.)

[причалица]

Ramzauer-Taunsendov efekat

Ramzauer-Tounsendov efekat je fizička pojava vezana za rasejanje niskoenergijskih elektrona na atomima inertnih gasova, a sastoji se u tome što pri nekim energijama, elektroni kroz atome prolaze kao da su ovi prozirni, dok se pri malo većim i malo manjim energijama odbijaju od njih.

Kada se elektron kreće kroz gas dolazi do neminovnih sudara sa atomima. Sudar je elastičan ako ne dolazi do promene ukupne kinetičke energije elektrona i atoma. Međutim, sudar je neelastičan ako se deo energije elektrona troši na jonizaciju ili pobuđivanje (ekscitaciju) atoma. Dakle, neelastičan je sudar u kojem se deo kinetičke energije gubi na promenu unutrašnjeg stanja atoma. Na primer elastičan je sudar između dve bilijarske kugle (osim ako se jedna od njih okrnji ili raspukne). Neelastičan je sudar između dva automobila.

[причалица]

nastavak:

Atomi inertnih gasova imaju relativno visoke energije jonizacije i energije pobuđivanja, pa elektroni niske energije ne mogu da izazovu nikakvu unutrašnju promenu u atomu, te su svi njihovi sudari elastični. Stoga bi prema klasičnoj mehanici svaki elektron, bez obzira kolika mu je energija, bio rasejan (skrenut sa putanje) pri svakom susretu sa atomom.
Međutim, dvadesetih godina prošlog veka Ramzauer Carl Ramsauer (1879-1955), i Tounsend John Sealy Townsend (1868-1957) su, nezavisno našli, da pri nekim energijama elektroni prolaze kroz atome bez rasejavanja.

Efekat ne može da se objasni klasičnom slikom (elektron kao čestica) već je potrebno da se uzme u obzir i njegova talasna priroda (elektron kao talas). Tada se nalazi da do izuzetne propustljivosti atoma dolazi pri onim vrednostima energija pri kojima je talasna dužina elektrona samerljiva sa dimenzijama atoma.

[причалица]

Tindalov efekat

Izraz Tindalov Efekat se obično odnosi na efekat rasejanja svetlosti na česticama u koloidnom sistemu, poput suspenzija ili emulzija. Nazvan je prema irskom naučniku Džonu Tindalu. Tindalov efekat se koristi u razlikovanju različitih tipova mešavina naime rastvora, koloida i suspenzija. Primera radi, Tindalov efekat srećemo kada upalimo farove vozila u magli. Svetlosni zraci kraćih talasnih dužina bivaju bolje rasejani, tako da boja rasejanog svetla dobija plavkaste nijanse. Ovaj efekat je i razlog zbog koga nebo izgleda plavo. Kada elektromagnetno zračenje sa Sunca stigne u atmosferu tada se talasi kratkih talasnih dužina (koji su plave boje) sudaraju sa molekulima vazduha u atmosgeri i potom odbijaju nadole ka površini tla. Što je talasna dužina veća, tj. približnija crvenom delu spektra, to je ona manje u dejstvu sa česticama u atmosferi i prolazi kroz atmosferu. Ovo uzrokuje da plava svetlost bude ta koja je odbijena i da plava boja bude predmet naše percepcije čulom vida.


Rasejanje sunčevih zraka kroz krošnje

[причалица]

Overhauzerov efekat

Overhauzerov efekat je prenos spinske polarizacije sa jedne spinske populacije na drugu. Efekat je dobio ime po američkom fizičaru Albertu Overhauzeru koji je efekat predvideo u ranim 1950tim. Efekat su eksperimentalno potvrdili 1953. Č. P. Slihter i T. R. Karver. Originalno efekat se odnosio na međudelovanje elektronskih i nuklearnih spinova. Međutim, najveću primenu je našao u razmeni polarizacije među nuklearnim spinovima što je danas poznato kao nuklearni Overhauzerov efekat (NOE). NOE predstavlja jedan od ključnih elemenata pri određivanju strukture makromolekula nuklearnom magnetnom rezonancijom.

NOE se razlikuje od spinskog sprezanja jer se NOE odigrava kroz prostor, a ne kroz hemijske veze. Dakle, svi bliski atomi pokazuju NOE, dok se spinsko sprezanje opaža tek kada su atomi hemijski vezani.

[причалица]

Doplerov efekat

Doplerov efekat je pojava da usled relativnog kretanja prijemnika ili izvora dolazi do menjanja frekvencije talasa. Ako se prijemnik i predajnik kreću jedan ka drugom, frekvencija se pomera naviše (raste), a ako se prijemnik i predajnik kreću jedan od drugog, frekvencija se pomera naniže (opada). Na primer, Doplerov efekat možemo primetiti na autoputu: buka koju motor automobila pravi dok nam se približava drugačija je od one koju čujemo dok se od nas odaljava.
Formula za izračunavanje frekvencije prijemnika u slučaju relativnog približavanja (tada je u brojiocu "+", a u imeniocu "-") ili relativnog udaljavanja (tada je u brojiocu "-", a u imeniocu "+"):



Legenda:
νL - frekvencija prijemnika (frekvencija koju slušalac čuje)
νS - frekvencija predajnika (izvora)
u - brzina zvuka u vazduhu (330 m/s)
vL - brzina prijemnika (slušaoca)
vS - brzina predajnika (izvora)
Izuzetno je značajna primena Doplerovog efekta u astronomiji, astrofizici, medicini i u konstrukciji Dopler radara (radar koji određuje brzinu kretanja objekta - npr. aviona)

[причалица]

nastavak:

Važno je razumeti da se frekvencija zvuka koji izvor emituje u stvari ne menja. Kako bismo razumeli šta se dešava, razmotrimo sledeću analogiju. Neko baca po jednu loptu svake sekunde u pravcu nekog čoveka. Pretpostavimo da se lopte kreću konstantnom brzinom. Ako se osoba koja baca lopte ne pomera (kao ni osoba ka kojoj se lopte bacaju), do čoveka će po jedna lopta stizati svakog sekunda. No ako se osoba koja baca lopte kreće prema čoveku, do njega će lopte stizati češće. Suprotno važi ako se osoba koja baca lopte kreće od čoveka.
Ako pokretni izvor emituje talase kroz sredinu, stvarne frekvencije ν0, tada posmatrač koji miruje u odnosu na sredinu detektuje talase frekvencije ν date formulom:



gde je v brzina talasa u sredini, a vs, r radijalna (duž prave koja spaja izvor i posmatrača) brzina izvora talasa u odnosu na sredinu (pozitivna ako se kreće od posmatrača, a negativna ako se kreće ka posmatraču) prema posmatraču.

[причалица]

nastavak:

Slična analiza za pokretnog posmatrača i mirujući izvor daje uočenu frekvenciju (brzina posmatrača je predstavljena kao vo):



gde ista konvencija važi: vo je pozitivno ako se posmatrač udaljava od izvora, a negativno ako se posmatrač približava izvoru.
Ovo se može uopštiti u jednu vektorsku jednačinu. Uzmimo koordinatni sistem koji miruje u odnosu na sredinu, u kojoj je brzina zvuka c. Izvor s se kreće brzinom i emituje talase frekvencije νs. Prijemnik r se kreće brzinom a jedinični vektor od s do r je (tj. ).

[причалица]

nastavak:

Tada se frekvencija νr koju prijemnik opaža dobija formulom



Ako je tada promena frekvencije zavisi uglavnom od relativne brzine izvora u odnosu na prijemnik:



Ili, alternativno:



Svetlosnim talasima nije potrebna sredina za prostiranje, i za tačno razumevanje Doplerovog efekta kod svetlosti je neophodna Specijalna teorija relativnosti.

[причалица]

nastavak:

Svakodnevne pojave

Ton sirene policijskog automobila koji prolazi pored posmatrača u početku je viši nego kad automobil (i sirena) miruje. Kako automobil prilazi, ton sirene postaje sve dublji, i postaje dublji od tona mirujuće sirene kad automobil prođe pored slušaoca. Astronom Džon Dobson je ovaj efekat objasnio na sledeći način:
Ton sirene se postepeno menja, jer te automobil nije udario.

Drugim rečima, da je sirena prilazila posmatraču direktno, ton bi bio konstantan i viši od uobičajenog (jer je vs, r samo radijalna komponenta brzine) sve dok automobil ne bi udario posmatrača, a zatim bi ton u trenutku skočio na novu, dublju vrednost. Razlika između višeg tona i tona pri mirovanju bila bi ista kao razlika između nižeg tona i tona pri mirovanju. Kako vozilo prolazi pored posmatrača, radijalna brzina nije konstantna, već se menja kao funkcija ugla između njegove linije pogleda i brzine sirene:



gde je vs brzina objekta (izvora talasa) u odnosu na posmatrača, a θ je ugao između vektora brzine objekta i prave koja vodi od posmatrača ka objektu.

[причалица]

nastavak:

Astronomija

Doplerov efekat kod elektromagnetnih talasa kao što je svetlost, od velikog je značaja u astronomiji, i dovodi do takozvanog crvenog pomeraja ili plavog pomeraja. Koristi se za merenje brzine kojom nam se zvezde ili galaksije primiču ili odmiču.

Doplerov efekat za svetlost je od koristi u astronomiji zahvaljujući činjenici da spektar kojim zvezde zrače nije neprekidan. Zvezde pokazuju apsorpcione linije na frekvencijama koje su u vezi sa energijama neophodnim da pobude elektrone različitih hemijskih elemenata da pređu sa jednog energetskog nivoa na drugi. Doplerov efekat je prepoznatljiv u činjenici da apsorpcione linije nisu uvek na frekvencijama koje se dobijaju kod statičnog izvora svetla. Kako plavo svetlo ima veću frekvenciju nego crveno svetlo, spektralne linije svetla koje emituju prilazeća astronomska tela se pomeraju ka plavoj, dok se spektralne linije kod tela koja se odmiču pomeraju ka crvenoj boji.

Takođe, Doplerov efekat (crveni pomeraj) svetlosti udaljenih galaksija poslužio je i kao osnova za formulisanje Hablovog zakona, koji danas služi za grubu procenu udaljenih svemirskih objekata.


Crveni pomeraj spektralnih linija u optičkom spektru superklastera udaljenih galaksija (desno), u poređenju sa Suncem (levo).

[причалица]

nastavak:

Merenje temperature

Još jedna primena Doplerovog efekta, koja se najčešće sreće u astronomiji, je procena temperature gasa koji emituje spektralnu liniju. Usled termalnog kretanja gasa, svaki emiter može biti pomeren malo ka plavoj ili crvenoj, a ukupan efekat ovoga je širenje linije. Ovako dobijen oblik linije se naziva Doplerovim profilom, i širina linije je proporcionalna kvadratnom korenu temperature gasa. Zahvaljujući ovome možemo da koristimo ove linije za merenje temperature emitujućeg gasa udaljenih zvezda.

[причалица]

nastavak:

Radar

Doplerov efekat se koristi i u nekim vrstama radara, kako bi se izmerila brzina detektovanog objekta. Zrak iz radara se ispaljuje prema pokretnoj meti (na primer automobilu, jer ovakve radare često koristi policija za otkrivanje prebrze vožnje), dok se meta udaljava od radara. Svaki naredni talas mora da pređe veću razdaljinu kako bi pogodio metu, pre nego što se odbije nazad ka izvoru. Kako svaki sledeći talas putuje duže, razmak između njih se povećava, pa se povećava i talasna dužina (a frekvencija se smanjuje). Radarski zrak može da se ispaljuje i prema meti koja se približava, i u tom slučaju svaki naredni talas prelazi manju razdaljinu, pa se talasna dužina smanjuje (a frekvencija povećava).

Medicinski snimci i merenje protoka krvi

Ehokardiogram može, uz izvesna ograničenja, da proizvede tačnu procenu smera toka krvi i brzinu protoka krvi i srčanog tkiva u bilo kojoj proizvoljnoj tački putem Doplerovog efekta. Jedno od ograničenja je da ultrazvučni zrak mora biti što bliži paralelnom položaju na pravac proticanja krvi. Merenja brzine omogućavaju procenu oblasti srčanih zalisaka i funkcija, bilo kakvu abnormalnu komunikaciju između leve i desne strane srca, bilo kakvo curenje krvi kroz zaliske.

[причалица]

Zemanov efekat

Zemanov efekat je cepanje spektralne linije u magnetskom polju. Efekat nosi ime po njegovom pronalazaču, holadnskom fizičaru Zemanu. Efekat je objasnio Lorenc koji je sa Zemanom podelio Nobelovu nagradu za fiziku 1902. godine.

Efekat je posledica postojanja elektrosnkih stanja čija energija zavisi od magnetskog polja (magnetni kvantni broj). Van magnetskog polja sva stanja imaju jednake energije što se stručno kaže da su stanja degenerisana. U magnetskom polju, kažemo da dolazi do uklanjanja degeneracije te zavisno od vrednosi magnetnog kvantnog broja svako stanje zadobija malo različitu energiju što se ispoljava u spektrima kao cepanje spektralnih linija na više komponenata.

Nuklearna magnetna rezonancija se zasniva na Zemanovom efektu s jedinom razlikom što se radi o energijskim nivoima atomskih jezgara umesto elektrona. Magnetsko polje uklanja degeneraciju spinskih stanja i prvobitni zajednički nivo, cepa se na nekoliko komponenata.

Zemanov efekat ima izvanredan značaj u modernoj astrofizici jer njegovim opažanjem i merenjem u spektrima zvezda (i Sunca) može da se odredi magnetna indukcija na površini tih nebeskih tela. Tako, na primer, znamo da su Sunčeve pege izvori snažnih magnetnih polja i da se povremeno tamo odigravaju magnetne bure.
Zemanov efekat predstavlja osnovu za kvantno-mehaničko objašnjenje Faradejevog efekta

[причалица]

Tunel efekat

Tunel efekat ili tunelovanje je pojava u kojoj atomska čestica može da savlada konačnu potencijalnu barijeru čak i kada je njena energija niža od visine (energije) barijere. Prema klasičnoj fizici, to bi bilo nemoguće, međutim, prema zakonima kvantne mehanike, to je moguće. Na primer, alfa-raspad se objašnjava preko tunel efekta kao prodiranje alfa čestice kroz potencijalnu barijeru nuklearnih sila. Tunel efekat je našao tehničku primenu u skanirajućem tunelskom mikroskopu.

Tunel efekat je prvi eksperimentalno opazio Robert Vilijams Vud 1897. godine posmatrajući kretanje elektrona u emisionom polju ali nije uspeo da ga protumači. Istraživači u oblasti radioktivnog raspada još 1899. godine izražavali su nejasne sumnje o mogućnosti da do raspada dolazi zbog tunel efekta što je teorijski opisao tek Džordž Gamov, 1929. godine, nakon prethodnih otkrića Raderforda i saradnika da je alfa čestica zapravo jezgro helijuma. Mada se otkriće tunel efekta pripisuje Gamovu (koji ga je tako i imenovao) prvi teorijski opis dao je 1926/27 Fridrih Hund za opisivanje izomerije kod molekula.

[причалица]

nastavak:


Refleksija i tunelovanje talasnog paketa elektrona na potencijalnoj barijeri. Deo talasnog paketa prolazi kroz barijeru kroz koju, prema zakonima klasične fizike, to ne bi bilo moguće. (Treba obratiti pažnju na desnu polovinu slike - tunelovani deo paketa vrlo je bled i jedva se vidi.)