Циклотронный резонанс

---

Циклотронный резонанс (ЦР) — явление поглощения или отражения электромагнитных волн проводниками, помещёнными в постоянное магнитное поле, на частотах, равных или кратных циклотронной частоте носителей заряда.

Предсказал явление Я. Г. Дорфман и независимо от него английский физик Г. Дингл^[1]. Первое наблюдение циклотронного резонанса было сделано в 1953 году А. Кипом, Дж. Дрессельхаусом и Ч. Киттелем на кристаллах германия^[2]. В 1956—1958 годах советские физики М. Я. Азбель и Э. А. Канер теоретически предсказали циклотронный резонанс в металлах^[3] и разработали его теорию^[4], в результате чего само явление получило название циклотронного резонанса (эффекта) Азбеля — Канера^[5][6][7].

В постоянном магнитном поле носители заряда движутся по спиралям, оси которых направлены вдоль силовых линий магнитного поля. В плоскости, перпендикулярной напряжённости магнитного поля Н, движение является периодическим с частотой ${\displaystyle \omega _{c}}$. Эта частота определяется как ${\displaystyle \omega _{c}={\frac {qH}{m_{c}c}}}$ (в системе СГС).

С этой же частотой поворачивается и вектор скорости. Если при этом частица находится в однородном электрическом поле с частотой ${\displaystyle \omega }$, то поглощаемая ею энергия так же оказывается периодической по времени с частотой ${\displaystyle \omega =\omega _{c}}$. Средняя энергия, поглощаемая за большое время, резко возрастает при ${\displaystyle \omega \approx \omega _{c}}$.

Циклотронный резонанс может наблюдаться, если носители заряда совершают много оборотов, прежде чем они рассеются. Это условие имеет вид ${\displaystyle {\omega _{c}}\tau \gg 1}$, где ${\displaystyle \tau }$ — среднее время между столкновениями. В твёрдом теле основную роль играют рассеяние на дефектах решётки и рассеяние на фононах. Последний процесс накладывает ограничение на наблюдение ЦР низкими температурами T < 10 К для «нормальных» значений частот и магнитного поля (Циклотронный резонанс при комнатной температуре можно наблюдать в сверхсильных магнитных полях).

---