Tofauti kuu kati ya athari ya Ukumbi na athari ya Ukumbi wa quantum ni kwamba madoido ya Ukumbi hutokea hasa kwenye semiconductors, ilhali athari ya quantum Hall hufanyika hasa katika metali.
Athari ya ukumbi inarejelea uzalishaji wa uwezo wa umeme unaoendana na mkondo wa umeme unaotiririka kwenye nyenzo ya kuongozea na uga wa sumaku wa nje unaowekwa kwenye pembe za kulia kwa mkondo unapotumia uga sumaku. Athari hii ilizingatiwa mnamo 1879 na Edwin Hall. Athari ya quantum Hall iligunduliwa baadaye, kama chimbuko la athari ya Ukumbi.
Athari ya Ukumbi ni nini?
Athari ya ukumbi inarejelea utengenezaji wa tofauti ya volteji ambayo inapitisha mkondo wa umeme na uga unaotumika wa sumaku. Hapa, tofauti ya voltage hutokea kwenye kondakta wa umeme. Umeme wa sasa unafanywa na conductor hii ya umeme na shamba la magnetic linalotumiwa kwake ni perpendicular kwa sasa. Athari hii iligunduliwa na Edwin Hall mnamo 1879. Pia aligundua mgawo wa Ukumbi, ambao ni uwiano wa uwanja wa umeme uliosababishwa na bidhaa ya wiani wa sasa na uwanja wa sumaku uliotumika. Thamani ya mgawo huu ni tabia ya nyenzo ambayo conductor hufanywa. Kwa hivyo, thamani ya mgawo huu inategemea aina, nambari na sifa za mtoa huduma ya chaji ambayo inajumuisha ya sasa.
Athari ya ukumbi hutokana na hali ya mkondo wa umeme katika kondakta. Kwa ujumla, mkondo wa umeme una mwendo wa vibebea vingi vidogo vya kuchaji kama vile elektroni, mashimo, ayoni au zote tatu. Wakati kuna uwanja wa sumaku, chaji hizi huwa na uzoefu wa nguvu inayoitwa nguvu ya Lorentz. Wakati hakuna uga kama huo wa sumaku, chaji huwa na kufuata takriban mstari wa moja kwa moja wa njia ya kuona kati ya migongano na uchafu.
Zaidi ya hayo, uga wa sumaku unapotumika kwa upenyo, njia ya chaji kati ya migongano huwa na mkunjo; kwa hivyo, malipo ya kusonga hujilimbikiza kwenye uso mmoja wa nyenzo, na kuacha malipo sawa na kinyume yakiwa wazi kwenye uso mwingine. Mchakato huu husababisha usambazaji usiolinganishwa wa msongamano wa chaji kwenye kipengele cha Ukumbi unaotokana na nguvu ambayo ni ya pembeni hadi kwenye njia ya kuona na uga sumaku unaotumika. Kutenganishwa kwa malipo haya huanzisha uwanja wa umeme. Hii inaitwa athari ya Hall.
Madhara ya Ukumbi wa Quantum ni nini?
Athari ya Ukumbi wa Quantum ni dhana ya kimitambo ya quantum ambayo hutokea katika mfumo wa elektroni wa 2D ambao huathiriwa na halijoto ya chini na uga sumaku wenye nguvu. Hapa, "Uendeshaji wa Ukumbi" hupitia mabadiliko ya Ukumbi wa quantum kuchukua maadili yaliyopimwa kwa kiwango fulani. Usemi wa kihisabati kwa athari ya ukumbi wa quantum ni kama ifuatavyo:
Uendeshaji wa Ukumbi=Ichannel/VHall=v.e2/h
Ichannel ndio mkondo wa mkondo, VHall ni voltage ya Ukumbi, e ni chaji ya msingi, h ni ya kudumu ya Plank na v ni kitangulizi kinachoitwa kipengele cha kujaza ambacho ni ama thamani kamili au thamani ya sehemu. Kwa hivyo, tunaweza kutambua kuwa madoido ya ukumbi wa quantum ni jumla ya madoido ya Ukumbi wa sehemu kulingana na kama "v" ni nambari kamili au sehemu, mtawalia.
Athari kamili ya quantum Hall ina kipengele mahususi, yaani, kuendelea kwa ujazo kadri msongamano wa elektroni unavyobadilika. Hapa, msongamano wa elektroni unabaki mara kwa mara wakati kiwango cha Fermi kiko kwenye pengo safi la spectral; kwa hivyo, hali hii inalingana na ile ambapo kiwango cha fermi ni nishati iliyo na msongamano mdogo wa majimbo, ingawa majimbo haya yamewekwa ndani. Wakati wa kuzingatia athari ya sehemu ya Jumba la quantum, ni ngumu zaidi kwa sababu uwepo wake unategemea mwingiliano wa elektroni na elektroni.
Nini Tofauti Kati ya Athari ya Ukumbi na Athari ya Ukumbi wa Quantum?
Tofauti kuu kati ya madoido ya Ukumbi na athari ya Ukumbi wa quantum ni kwamba athari ya Ukumbi hutokea hasa kwenye vitenganisha sauti, ilhali athari ya quantum Hall hufanyika hasa katika metali. Tofauti nyingine muhimu kati ya Athari ya Ukumbi na athari ya Ukumbi wa quantum ni kwamba athari ya Ukumbi hutokea pale ambapo kuna uga dhaifu wa sumaku na halijoto ya wastani huku athari ya Quantum Hall inahitaji sehemu zenye nguvu za sumaku na joto la chini zaidi.
Hapo chini ya infographic ni muhtasari wa tofauti kati ya athari ya Ukumbi na athari ya Ukumbi wa quantum.
Muhtasari – Athari ya Ukumbi dhidi ya Athari ya Ukumbi wa Quantum
Athari ya quantum Hall inatokana na madoido ya awali ya Ukumbi. Tofauti kuu kati ya athari ya Ukumbi na athari ya Ukumbi wa quantum ni kwamba athari ya Ukumbi hutokea hasa kwenye halvledare, ilhali athari ya quantum Hall hufanyika hasa katika metali.
