物理学著名效应

物理学著名效应

孤岛效应

在电子电路中，孤岛效应是指在电路的某个区域有电流通路，但没有电流流动的现象。在通信网络中，无线移动基站的覆盖范围可能存在。在串联电容器的电路中，只有连接到

外部电路的两个极板（注：不是同一电容器的极板）有电流（电荷交换），其他极板的总

电荷不变，因此称为孤岛。

霍尔效应定义1：

材料中任何一点产生的感应电场强度与电流密度和磁感应强度的矢量积成正比的现象。定义2：

通过电流的半导体在垂直电流方向的磁场作用下，在与电流和磁场垂直的方向上形成

电荷积累和出现电势差的现象。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和

电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍

尔电势差。霍尔效应在1879年被e.h.霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系，

这种效应和传统的感应效果完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会

对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力，从而在导体的两端产生电压差。

在导体上施加垂直于电流方向的磁场，将使导体中的电子和空穴通过不同方向的洛伦

兹力以不同方向聚集，并在聚集的电子和空穴之间产生电场。该电场将使后面的电子空穴

接收电力，并平衡磁场产生的洛伦兹力，从而使后面的电子空穴能够顺利通过

在导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得导线中的电子与电洞受到不同方向的洛

伦兹力而往不同方向上聚集，在聚集起来的电子与电洞之间会产生电场，此一电场将会使

后来的电子电洞受到电力作用而平衡掉磁场造成的洛伦兹力，使得后来的电子电洞能顺利

通过不会偏移，此称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电

按

邻近效应定义：

由于相邻导体中电流的影响，导体中电流密度分布不均匀的现象。

邻近效应――当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动时，电流

会集中于导体邻近侧流动的一种特殊的物理现象。

当相邻导线流过电流时，将产生可变磁场以形成邻近效应。如果绕组层之间发生邻近

效应，其危害很大。邻近效应比趋肤效应更严重，因为趋肤效应仅将导体的导电面积限制

在表面的一小部分，并增加铜损耗。它不会改变电流的振幅，但会改变导体表面的电流密

度。相邻绕组中的涡流随着相邻层数的增加呈指数增长，但这是由相邻绕组中的涡流引起的。

康普顿效应

定义：

短波电磁辐射(如x射线，伽玛射线)射入物质而被散射后，除了出现与入射波同样波长的散射外，还出现波长向长波方向移动的散射现象。

在研究X射线在物理材料中的散射实验时，发现了一个新的现象，即除了原始波长为l0的X射线外，散射光中还产生了波长为L>l0的X射线，其波长增量随散射角的不同而变化。康普顿效应是第一个证明爱因斯坦光子有动量假说的实验。这在物理学史上占有重要地位。当光子与介质中的物质粒子相互作用时，它们可以使光向任何方向传播。这种现象被称为光散射。康普顿效应。1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中电子对X射线的散射时发现，一些散射波的波长略大于入射波的波长。他认为，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量会转移到电子上。康普顿假设光子和电子就像质子这样的物理粒子，它们不仅有能量，而且有动量。在碰撞过程中，能量和动量守恒。短波电磁辐射通过进入材料而散射后，在散射波中，除了原始波长的波之外，还有一个波长增加的波。散射体的原子序数越大，散射波增加波长部分的强度与原始波长部分的强度之比越小。根据这一思路列出方程后，计算了散射前后的波长差，结果与实验数据完全一致，证实了他的假设。这种现象被称为康普顿效应。

卡西米尔效应

卡西米尔效应是真空中两个平行金属平板之间的吸入压力。造成这种压力的原因是，板块之间空间中的虚拟粒子数量低于正常数量。该理论的特点是“卡西米尔力”通常只导致物体之间的“相互吸引”，而不是“相互排斥”。

巨磁阻效应

所谓巨磁电阻效应，是指有外磁场时磁性材料的电阻率比没有外磁场时变化很大的现象。巨磁电阻（GMR）是在层状磁性薄膜结中产生的一种量子力学效应

构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。

多普勒效应

定义1：

当共振能区中的中子与靶核相互作用时，靶核的热运动导致中子截面的共振峰减小，但宽度变宽，因此更多的中子能量靠近共振能，并被共振俘获吸收。

定义2：

当相对运动物体之间存在无线电波传输时，传输频率随着瞬时相对距离的缩短和增加

而增加和减少。

多普勒效应指出，波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收

频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。但是由于缺少实验设备，多普勒当时没

有用实验验证、几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵

来辨别音调的变化，以验证该效应。假设原有波源的波长为λ，波速为c，观察者移动速

度为v：

当观察者接近波源时，波源的观测频率为（c+V）/λ，如果观察者远离波源，则观测

波源频率为（c-V）/λ

钟慢效应钟慢效应，又称时间膨胀、爱因斯坦延缓，是狭义相对论的一个重要结论。

根据统一力学模型，还可以得到“时钟慢效应”所共有的时变公式

式完全相同，即t=t。但它是表示一个存在体运动时在时间维上发生了(t-t)的“位移”，与存在体在空间维上的位移是对应的。不仅如此，统一论发现，存在体运动时还会

在心理维上发生“位移”。在统一论中，“钟慢效应”被表述为“时间位定理”。具体计

算方式：其中t0是原时，v是速度，c是光速。由公式可得，当v逐渐增大，t逐渐增大，时间逐渐膨胀。因此有人猜测，v=c时，时间会停止当这也是“如果你的速度过了光速，

时间就会倒流”这一推论的由来。由于光速无法达到，时间永远不可能倒流。

趋肤效应

定义：

对于导体中的交流电流，导体表面附近的电流密度大于导体内部的电流密度。随着电

流频率的增加，集肤效应增加了导体的电阻，降低了导体的电感。导体内部的电流实际上

非常小，并且电流集中在靠近导体外表面的薄层中。结果，它的阻力增加了。随着导体电

阻的增加，其损耗功率也随之增加。这种现象被称为皮肤效应。

导体中的交变电流在趋近导体表面处电流密度增大的效应。在直长导体的截面上，恒

定的电流是均匀分布的。对于交变电流，导体中出现自感电动势抵抗电流的通过。这个电

动势的大小正比于导体单位时间所切割的磁通量。以圆形截面的导体为例,愈靠近导体中

心处,受到外面磁力线产生的自感电动势愈大；愈靠近表面处则不受其内部磁力线消长的

影响，因而自感电动势较小。这就导致趋近导体表面处电流密度较大。由于自感电动势随

着频率的提高而增加，趋肤效应亦随着频率提高而更为显著。趋肤效应使导体中通过电流

时的有效截面积减小，从而使其有效电阻变大。