Przed niespełna dwoma tygodniami DIDIER zamiescił tutaj tekst pt. "O elektronach w metalu". Zacytuję fragment z części wtępnej:
Uczniowie wiedzą, że za przepływ prądu elektrycznego w przewodniku metalicznym odpowiedzialne są elektrony, jako te nośniki ładunku elektrycznego w metalach, jednakże nie dawało to co niektórym uczniom spokoju.
Dlaczego to właśnie elektrony decydują o przewodnictwie elektrycznym metali oraz jakie są dowody doświadczalne potwierdzające te bardzo oczywiste i ugruntowane przez lata założenie[wytłuszczenie moje], że to właśnie elektrony ?
Przeprowadzenie odpowiedniego doświadczenia w warunkach szkolnych– to byłby właściwy krok w kierunku wyjaśnienia przewodnictwa elektrycznego metali. Powstaje zasadnicze pytanie. Jak takie doświadczenie przeprowadzić, jakich środków użyć, aby zaspokoić ciekawość uczniów ?
Dla mnie użycie słowa "założenie" zabrzmiało nieco... dziwnie, podobnie bym sie obruszył po przeczytaniu, na przykład: "jakie są dowody doświadczalne potwierdzające ugruntowane przez lata założenie, że po odktręceniu kranu w łazience wypływa z niego woda?" No nic, ale zostawmy czepianie się słówek na boku, ja chcę napisać o konkretach.
Ja w komentarzu do tego tekstu napisałem o historycznym eksperymencie Stewarta-Tolmana z roku 1916, który został przyjety za niewątpliwy i bardzo elegancki dowód na to, że nośnikami prądu elektrycznego w miedzi są te same cząstki, które tworzą "promienie katodowe" -- czyli elektrony.
Nota bene, wspomniany w tekście DIDIERa eksperyment z roku 1946 był "odwróceniem" pierwotnego doświadczenia panów S&T. Stanowił dalsze potwierdzenie wcześniejszych o 30 lat wyników S&T i pozwolił na uzyskanie dużo lepszej dokładności wyznaczanej wartości stosunku e/m.
Na pomysł powtórzenia eksperymentu S&T w warunkach szkolnych ja zapatrywałem sie dość pesymistycznie, ponieważ, jak mogłem wywnioskować z oryginalnej publikacji, choć sama idea doświadczenia jest niezwykle klarowna, to zbudowanie takiej aparatury to nie jest wcale prostą sprawa.
Ale dziś wyniuchałem w sieci, że jednak taka aparaturkę wybudował pewien student fizyki w ramach swojej pracy licencjackiej (tzn. amerykańskiego odpowiednika europejskiej pracy licencjackiej). Z tego, co wyczytałem z tej pracy, wynika, że taki projekt byłby chyba do wykonania, moze nie przez jedno liceum, ale np. przez uczelnię, która mogłaby później udostępniać te aparaturę szkołom (albo zapraszać uczniów z okolicznych szkół na pokaz przeprowadzania pomiarów).
Tutaj jest link do tej pracy licencjackiej.
Dodam jeszcze, że po zrobieniu tego historycznego doswiadczenia w końcu 1916 roku, Tolman jeszcze przez kilka lat udoskonalał metodykę pomiaru. Wirujący solenoid zastąpił miedzianym walcem, wykonującym szybkie oscylacje wokół osi. Dzieki temu nie powstawał tylko pojedynczy inpuls prądu, jak w przypadku nagłego zahamowania solenoidu -- tylko sygnał w postaci napięcia przemiennego, który moznba było już wzmocnic elektronicznie. Tolman użył trzech triód w połaczeniu kaskadowym, uzyskujac wzmocnienie rzedu 30 tysięcy razy.
To może tyle o tamtych historycznych eksperymentach. Natomiast chciałem dodać, że lektura wielu wypowiedzi w blogu DIDIERa przekonała mnie, iż wielu bywalców niniejszego forum ma bardzo słabe pojęcie o tym, co robiono w badaniach przewodnictwa elektrycznego w XX wieku. Nawet chyba o tym eksperymencie S&T nie wiedzieli -- a już ile wiedzieli o tym, co sie działo później w tej tematyce, to juz szkoda gadać....
Chcac choćby krótko streścić jedynie te najistotniejsze badania, które porobiono "w tym temacie", musiałbym napisac tak z kilkadziesiat blogów. I nie zrobił bym tego lepiej, niz zrobili to autorzy wielu podreczników do fizyki ciała stałego, w których zjawiska przewodnictwa elektronowego sa obszernie omówione, z podaniem licznych istotnych eksperymentów.
Chciałbym więc na koniec tylko opowiedziec o tym, co jest DZIŚ bardzo aktualnym zagadnieniem w badaniach prądu elektronowego -- niezwykle "goracym" tematem, "frontem badań". Otóż, dziś ogromne zainteresowanie budzi prąd elektronowy, który wcale nie przenosi ładunku elektrycznego. W tej chwili "ostatnim krzykiem mody" w badaniach prądów jest tzw. "prąd czysto spinowy"(pure spin current) Prąd, w wyniku którego nastepuje tylko transport spinu. Możliwość taką podniosło przed 32 laty dwóch Rosjan, w krótkiej teoretycznehj pracy. A gdzies około roku 2000 zaczęto takie zjawisko obserwowac doswiadczalnie, M. in. zaobserwowano tzw. "Spinowy Efekt Halla". Istnienie prądu czysto spinowego otwiera zupełnie nowe perspektywy w technologii, więc zainteresowanie tym tematem jest obecie bardzo duże...
Ja szukałem przez polski Gógle, ale jakos nie za bardzo znalazłem linki do polskich źródeł -- natomiast do angielskojęzycznych jest sporo, jesli kogos by ta sprawa zainteresowała, to namawiam do wpisania w Góglu "pure spin current" lub "spin Hall efekt".
Jedna z ostatnich ciekawostek jest np. to, że spinowy efekt Halla udało sie ostatnio zaobserwować w grafenie -- choc grafen, pomimo wielu swoich nadzwyczajnie ciekawych własności, akurat jest kiepskim materiałem z punktu widzenia spinowego efektu Halla. Ale jednym zdolnym facetom to sie jednak udało zrobić!
