геликон

ГЕЛИКОН (от греч. helix, род. падеж. helikos - кольцо, спираль) - слабо затухающая эл--магн. волна, возбуждающаяся в газовой плазме или плазме твердых тел, к-рая находится в пост. магн. поле H. Электрич. поле Г. Е эллиптически поляризовано в плоскости, перпендикулярной H. Степень эллиптичности равна , где - угол между H и направлением распространения волны (волновым вектором k). При этом вектор К вращается в ту же сторону, в какую вращаются избыточные носители заряда в поле H. Магн. поле волны имеет круговую поляризацию в плоскости, перпендикулярной k.

Г. возникает за счёт недиссипативного холловского (электрич.) дрейфа заряж. частиц (носителей заряда) в сильном магн. и эл--магн. полях (см. Холла эффект ).В металлах существование Г. теоретически предсказано О. В. Константиновым и В. И. Перелем, в полупроводниках- П. Эгреном (P. Aigrain). B ионосферной плазме Г. известны под назв. свистящие атмосферики (или вистлеры).

Спектр Г. квадратичный:

где - частота, N₁ и N₂ - концентрации электронов и дырок, е - их заряд. Декремент затухания Г. в металле и вырожденном полупроводнике определяется выражением:

где - частота столкновений носителей заряда, - циклотронная частота ,- ферми-скорость электронов. Первый член во (2) связан со столкновительным поглощением, второй - описывает бесстолкновительное магн. Ландау затухание, обусловленное электронами, движущимися в фазе с волной. Сравнение частоты Г. с логарифмич. декрементом затухания показывает, что Г. существует только в сильном поле H, когда частота соударений носителей , и . Спектр Г. простирается вплоть до предельной частоты , величина к-рой зависит от соотношения . Если , то , т. е. предельная частота обусловлена сильным циклотронным поглощением (см. Циклотронный резонанс). При величина обусловлена допплер-сдвинутым циклотронным резонансом:

Если , то:

где - плазменная частота электронов.

Г. низких частот могут наблюдаться в форме стоячих волн в образце конечных размеров, когда все три компоненты волнового вектора принимают дискретные значения , где n_i - целые числа, a_i - размеры образца вдоль осей х, у, z.

При низких темп-pax, когда энергия теплового движения во много раз меньше расстояния между Ландау уровнями , бесстолкновительное затухание Г. испытывает гигантские квантовые осцилляции. На низких частотах при это затухание описывается ф-лой:

где M - ближайшее к величине целое число

Г. может взаимодействовать со звуковыми колебаниями. Наиб. сильным это взаимодействие оказывается в области т. н. геликон-фононного резонанса. Спектр и затухание связанных геликон-звуковых волн определяется из дисперсионного ур-ния (при =0):

где - плотность кристалла, s - скорость звука. Взаимодействие звука с Г. обусловлено индукц. силой (j - плотность тока), действующей со стороны электронов на кристалл, и индукц. электрич. полем , где- скорость распространения колебаний кристаллич. решётки.

Лит.: Константинов О. В., Перель В. И., О возможности прохождения электромагнитных волн через металл в сильном магнитном поле, "ЖЭТФ", 1960, т. 38, с. 161; Aigrain P., Les "Helicons" dans les semiconducteurs, in: Ргос. Int. Conf. on Semiconduction Phys., Prague, 1960, Prague, 1961, p. 224; Kaner E. A., Sкоbоv V. G., Electromagnetic waves in metals in a magnetic field, "Adv. Phys.", 1968, v. 17, p. 605. 9. A. Kанеp.

   <<      Предметный указатель      >>