Einstein-de Haas-effekt

Prinsippskisse av eksperimentelt oppsett for å demonstrere Einstein-de Haas-effekten.

Se forklaring i teksten.

Einstein-de Haas-effekt er en fysisk effekt der magnetisk polarisasjon gir et mekanisk dreiemoment. Med andre ord: En endring av magnetisk moment i et legeme får legemet til å rotere.

Effekten ytrer seg for eksempel som rotasjon av en stav laget av magnetiserbart stoff når den utsettes for et magnetfelt parallelt med rotasjonsaksen. Effekten er stor nok til å kunne observeres i ferromagnetiske materialer.

Eksperimentelt oppsett

En prinsippskisse for det eksperimentelle oppsettet er vist i figuren. En sylinder av ferromagnetisk materiale er hengt opp i en tynn tråd slik at den befinner seg innenfor en strømførende spole som produserer et magnetisk felt langs spolens lengdeakse. Det magnetiserer materialet i akseretningen. Ved å variere den elektriske strømmen endres det magnetiske feltet. Dette endrer magnetiseringen av sylindermaterialet. Dermed opptrer Einstein-de Haas-effekten og gjør at sylinderen får en rotasjon. Endringen i magnetfeltet endrer sylinderens rotasjonshastighet. Hastighetsendringen måles ved hjelp av et optisk oppsett som er antydet på oversiden av sylinderen i figuren.

Fysisk mekanisme

En sylinder av ferromagnetisk materiale befinner seg i et magnetfelt generert av en strømførende spole som omgir det som vist i figuren. Legemet er ikke påvirket av ytre krefter, så hvis legemet er i ro, vil det forbli i ro. Spesielt er dets spinn lik null. Ved en endring i det magnetiske feltet vil materialets magnetisering endres. Det innebærer at atomenes spinn endres. Men på grunn av bevaring av spinn i fravær av ytre krefter, må det totale spinnet for legemet og dets atomer hele tiden være lik null. Det betyr at når atomenes spinn endres og øker i én retning, må legemet som helhet få en rotasjon i motsatt retning for at det totale spinnet fortsatt skal være null.

Dersom for eksempel strømretningen i spolen reverseres, slik at magnetfeltet endrer retning, og magnetiseringen i materialet reverseres, vil legemet få en rotasjon. Det er en svært liten effekt, men rotasjonen er målbar for eksempel ved hjelp av et speil festet til tråden som legemet henger i.

Historikk

Effekten ble forutsagt av den britiske fysikeren Owen Willans Richardson i 1908 og påvist eksperimentelt i 1915 av Albert Einstein og Wander Johannes de Haas.

Nyere eksperimenter har vist at Einstein og de Haas undervurderte måleusikkerheten i sitt eksperiment, og at størrelsen de rapporterte for effekten var omtrent det dobbelte av hva de senere, mer nøyaktige eksperimentene viste.

Effekten har senere vært utnyttet til å studere magnetiske egenskaper av ferromagnetiske materialer og ulike legeringer.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg