Efek de Haas-Van Alphen

dokumen-dokumen yang mirip
Chap 7a Aplikasi Distribusi. Fermi Dirac (part-1)

Chap 7. Gas Fermi Ideal

SOLUTION INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI FISIKA

Ensembel Grand Kanonik (Kuantum) Gas IDeal

SOLUTION QUIZ 1 INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI FISIKA

Chap. 8 Gas Bose Ideal

DAFTAR SIMBOL. : permeabilitas magnetik. : suseptibilitas magnetik. : kecepatan cahaya dalam ruang hampa (m/s) : kecepatan cahaya dalam medium (m/s)

Elektron Bebas. 1. Teori Drude Tentang Elektron Dalam Logam

Statistik + konsep mekanika. Hal-hal yang diperlukan dalam menggambarkan keadaan sistem partikel adalah:

FI-5002 Mekanika Statistik SEMESTER/ Sem /2017 PR#1 : Review of Thermo & Microcanonical Ensemble Dikumpulkan :

Ensembel Grand Kanonik Klasik. Part-2

Fungsi Gelombang Radial dan Tingkat Energi Atom Hidrogen

Atau dengan menginverse S = S(U), menjadi U=U(S), kemudian menghitung:

PENDAHULUAN. Di dalam modul ini Anda akan mempelajari Gas elektron bebas yang mencakup: Elektron

Perumusan Ensembel Mekanika Statistik Kuantum. Part-1

BAB III SISTEM DAN PERSAMAAN KEADAAN

Ensembel Grand Kanonik Klasik. Part-2

KB 1. Usaha Magnetik Dan Pendinginan Magnetik

BAB V PERAMBATAN GELOMBANG OPTIK PADA MEDIUM NONLINIER KERR

Setelah Anda mempelajari KB-1 di atas, simaklah dan hafalkan beberapa hal penting di. dapat dihitung sebagai beriktut: h δl l'

BAB II DASAR TEORI. A. Kemagnetan Bahan. Secara garis besar, semua bahan dapat dikelompokkan ke dalam bahan magnet. seperti terlihat pada Gambar 2.

Nama Anggota Kelompok: 1. Ahmad Samsudin 2. Aisyah Nur Rohmah 3. Dudi Abdu Rasyid 4. Ginanjar 5. Intan Dwi 6. Ricky

Ensembel Grand Kanonik Klasik. Part-1

KB.2 Fisika Molekul. Hal ini berarti bahwa rapat peluang untuk menemukan kedua konfigurasi tersebut di atas adalah sama, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Struktur Molekul:Teori Orbital Molekul

Teori Dasar GAYA MAGNETIK : (F) Jika dua buah benda atau kutub magnetik terpisah pada jarak r dan muatannya masing-masing m 1.

Jawaban. atau 1 xkt. h c = = = atau. 4,965k

BAB II DASAR TEORI. dibuat melingkar (loop) dengan luasan sebesar da, maka arus I dalam luasan yang

BAGIAN 1 PITA ENERGI DALAM ZAT PADAT

2. Deskripsi Statistik Sistem Partikel

PENDAHULUAN RADIOAKTIVITAS TUJUAN

Bahan Magnetik. oleh: Ichwan Yelfianhar (dirangkum dari berbagai sumber)

VIII. Termodinamika Statistik

BAB I PENDAHULUAN (1-1)

INFORMASI PENTING. m e = 9, kg Besar muatan electron. Massa electron. e = 1, C Bilangan Avogadro

ANALISA KELAKUAN PARTIKEL BERDASARKAN STATISTIK MAXWELL-BOLZTMANN BOSE-EINSTEIN DAN FERMI-DIRAC SKRIPSI. Rio Tambunan

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Teori Dasar GAYA MAGNETIK. Jika dua buah benda atau kutub magnetik terpisah pada jarak r dan muatannya masing-masing m 1. dan m 2

PROBABILITAS PARTIKEL DALAM KOTAK TIGA DIMENSI PADA BILANGAN KUANTUM n 5. Indah Kharismawati, Bambang Supriadi, Rif ati Dina Handayani

Pendahuluan. Setelah mempelajari bab 1 ini, mahasiswa diharapkan

Dikumpulkan pada Hari Sabtu, tanggal 27 Februari 2016 Jam di N107, berupa copy file, bukan file asli.

PENDAHULUAN. Di dalam modul ini Anda akan mempelajari Kristal Semikonduktor yang mencakup:

STUDI MAGNETISASI PADA SISTEM SPIN MENGGUNAKAN MODEL ISING 2D

tak-hingga. Lebar sumur adalah 4 angstrom. Berapakah simpangan gelombang elektron

FISIKA MODERN. Pertemuan Ke-7. Nurun Nayiroh, M.Si.

Mekanika Kuantum. Orbital dan Bilangan Kuantum

Studi Komparasi Algoritma Metropolis dan Solusi Analitik pada Ising Model 2 Dimensi untuk Identifikasi Transisi Fasa pada Ferromagnet

STRUKTUR ATOM. Perkembangan Teori Atom

Ze r. sin. Operator Hamiltonian untuk atom polielektron dengan x elektron: (spin-orbit coupling diabaikan): Ze r

BAB III METODE PENELITIAN

LAPORAN PENELITIAN KAJIAN KOMPUTASI KUANTISASI SEMIKLASIK VIBRASI MOLEKULER SISTEM DIBAWAH PENGARUH POTENSIAL LENNARD-JONES (POTENSIAL 12-6)

FENOMENA LISTRIK PADA PERMUKAAN. 1. Lapis rangkap listrik 2. Potensial Zeta 3. Jenis potensial

SAL TRANS GEL MIKRO (I) Ref : Pozar

BAHAN AJAR KIMIA KONFIGURASI ELEKTRON DAN BILANGAN KUANTUM

Bab 6 Minggu ke 10 Lemma Ito & Simulasi Monte Carlo

BAB VI DISTRIBUSI PROBABILITAS MENERUS

= (2) Persamaan (2) adalah persamaan diferensial orde dua dengan akar-akar bilangan kompleks yang berlainan, solusinya adalah () =sin+cos (3)

BAB FISIKA ATOM. a) Tetes minyak diam di antara pasangan keping sejajar karena berat minyak mg seimbang dengan gaya listrik qe.

= = =

MAKALAH PITA ENERGI. Di susun oleh, Pradita Ajeng Wiguna ( ) Rombel 1. Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika dan Teknologi Semikonduktor

TEORI PERKEMBANGAN ATOM

ORBITAL DAN IKATAN KIMIA ORGANIK

BAB III. KECEPATAN GRUP DAN RAPAT KEADAAN BAB IV. SUHU KRITIS...52 BAB VI. DAFTAR PUSTAKA...61

Mengenal Sifat Material. Teori Pita Energi

PENDAHULUAN. Di dalam modul ini Anda akan mempelajari Gas elektron bebas yang mencakup: Elektron

FUNGSI GELOMBANG DAN RAPAT PROBABILITAS PARTIKEL BEBAS 1D DENGAN MENGGUNAKAN METODE CRANK-NICOLSON

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

Inti Atom dan Penyusunnya. Sulistyani, M.Si.

perpindahan, kita peroleh persamaan differensial berikut :

HAMBATAN & ARUS LISTRIK MINGGU KE-6 2 X PERTEMUAN

Fisika Dasar II Listrik, Magnet, Gelombang dan Fisika Modern

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.7 Ensambel Makrokanonik

KARAKTERISASI SIFAT MAGNETIK DAN SERAPAN GELOMBANG MIKRO BARIUM M-HEKSAFERIT BaFe 12 O 19

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

BAB I PENDAHULUAN. Dalam upaya meningkatkan mutu anak timbangan yang ada dipasaran. dan mengembangkan laboratorium massa Direktorat Metrologi menjadi

INFORMASI PENTING Massa electron NAMA:.. ID PESERTA:.. m e = 9, kg Besar muatan electron. e = 1, C Bilangan Avogadro

Learning Outcomes Sebaran Kontinu Nilai Harapan dan Ragam Beberapa Sebaran Kontinu. Peubah Acak Kontinu. Julio Adisantoso.

ENERGI TOTAL KEADAAN DASAR ATOM BERILIUM DENGAN TEORI GANGGUAN

Gelombang Elektromagnetik

Konsep Dasar Kemagnetan

ENERGI & PROSES FISIOLOGI TUMBUHAN

Teori Atom Mekanika Klasik

Apa itu Atom? Miftachul Hadi. Applied Mathematics for Biophysics Group. Physics Research Centre, Indonesian Institute of Sciences (LIPI)

1. Hasil pengukuran yang ditunjukkan oleh alat ukur dibawah ini adalah.

Pengantar Statistika Matematika II

Ikatan dan Isomeri. Prof. Dr. Jumina Robby Noor Cahyono, S.Si., M.Sc.

1. Dalam suatu ruang terdapat dua buah benda bermuatan listrik yang sama besar seperti ditunjukkan pada gambar...

BAB 2 Teori Dasar 2.1 Konsep Dasar

#2 Dualisme Partikel & Gelombang (Sifat Partikel dari Gelombang) Fisika Modern Eka Maulana, ST., MT., MEng. Teknik Elektro Universitas Brawijaya

PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

kimia REVIEW I TUJUAN PEMBELAJARAN

BAB 2 LANDASAN TEORI

#2 Dualisme Partikel & Gelombang Fisika Modern Eka Maulana, ST., MT., MEng. Teknik Elektro Universitas Brawijaya

Fisika Umum (MA 301) Topik hari ini. Fisika Atom & Inti

4. Metode Mekanika Statistik

BAB I PENDAHULUAN. A. Latar Belakang Masalah. Perkaman magnetik berbantukan panas atau Heat Assisted Magnetic

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

Transkripsi:

Efek de Haas-Van Alphen Diagmagnetisasi Landau pada suhu rendah menimbulkan efek osilasi dari susceptibilitas magnetik ketika medan magnet luar diturunkan, efek ini disebut efek de Haas-Van Alphen. Secara prinsip penyebabnya adalah karena Level Landau yg di bawah sudah penuh sehingga elektron harus melompat mengisi level Landau yang berikutnya. Telah diturunkan definisi g = eh hc L2 dan ω 0 = eh mc. Untuk level Landau-j energi (mengabaikan gerak arah Z): ε j = ħω 0 j + 1 2 = ħeh mc j + 1 2

Efek de Haas-Van Alphen Dengan definisi Bohr magneton, μ 0 = eħ energi dapat dituliskan: 2mc maka ungkapan ε j = 2μ 0 H(j + 1 ), sedangkan degenerasi dari level Landau 2 tsb : g = eh hc L2 = HL2 hc e = HL2 hc e Definisikan n=n/l 2 jumlah elektron persatuan luas (dibidang XY), maka : g = HN nhc/e = N H H 0 dengan H 0 = nhc/e.

Efek de Haas-Val Alphen H 0 : besar medan magnet H batas, jikalau H>H 0 maka seluruh N partikel dapat ditampung dalam 1 level Landau. Jika H>H 0 maka seluruh partikel (N) dapat ditampung pada level Landau terendah (ground state), sebab g>n. Energi ground state per partikel adalah: E 0 = μ N 0H (kasus j=0, dengan kondisi H>H 0 ). Jika H<H 0 maka sebagian partikel terpaksa menempati tingkat lebih tinggi.

Efek de Haas-Val Alphen Misal H sedemikian sehingga sebanyak j level Landau terendah terisi penuh, lalu level (j+1) terisi sebagian dan level lebih tinggi kosong. Maka syarat bagi H semacam ini adalah: j + 1 g < N < j + 2 g atau j + 1 < N g < j + 2 atau 1 < H < 1 j+2 H 0 j+1 Untuk H dalam interval yg disebutkan, maka energi per partikel: E 0 = {energi level-0 ds level-j}+{energi sisa partikel yg menempati level-(j+1)}

Energi Per Partikel j E 0 = g i=0 ε i + N j + 1 g ε j+1 Dengan ε i = 2μ 0 H(i + 1 2 ) dan g = NH/H 0 dapat ditunjukkan: E 0 = μ 0 NH 2j + 3 j + 1 j + 2 Ini untuk 1 < H < 1 atau 1 < x < 1 dengan j+2 H 0 j+1 j+2 j+1 x=h/h 0, sehingga untuk kondisi ini (x<1): E 0 /N = μ 0 H 0 x 2j + 3 j + 1 j + 2 x Sedangkan untuk H>H 0 atau x>1, maka seluruh partikel di ground state: E 0 = Nμ 0 H atau E 0 N = μ 0H 0 x H H 0

Energi, Magnetisasi dan Susceptibilitas E 0 N = μ 0 H 0 x x > 1 μ 0 H 0 x 2j + 3 j + 1 j + 2 x x < 1 & 1 j + 2 < x < 1 j + 1 Sedangkan magnetisasi per volum : M E0 = N = 1 E 0 /N, V H H 0 x M = μ 0 x > 1 μ 0 2j + 3 2 j + 1 j + 2 x x < 1 & 1 j + 2 < x < 1 j + 1 Susceptibilitas per volum :χ = M = 1 M, H H 0 x 0 x > 1 χ = 2μ 0 j + 1 j + 2 x < 1 & 1 H 0 j + 2 < x < 1 j + 1

Efek De Haas Van Alphen x x

Paramagnetism Pauli Gejala paramagnetism yg bersumber pada induksi elektron bebas oleh medan magnet luar. Bandingkan dengan paramagnetism Curier (pierre!) yg terkait dengan elektron yg terlokalisir. Mekanisme mikro yg menyebabkan timbulnya paramagnetism Pauli ini adalah karena pada elektron bebas, ketika dipengaruhi oleh medan magnet luar maka density of states dari elektron yg parallel dan anti parallel mengalami shifting (lihat gbr)

Paramagnetism Pauli. Sedangkan tingkat Fermi (top level) tetap, maka sebagian dari elektron yg parallel yg energinya > energi Fermi akan mengalami flipping sehingga menjadi anti paralel. Sebagai akibatnya terjadi perbedaan DOS dari paralel states dan anti paralel state, yg menyebabkan nett magnetisasi.

Paramagnetism Pauli Hamiltonian dari elektron bebas di bawah pengaruh medan magnet H, diberikan oleh: = 1 2m p + e c A 2 μ 0 σ. H Dengan μ o = eħ/2mc dan matrix spin Pauli. Suku pertama terkait dengan diamagnetism, sedangkan yg kedua dengan paramagnetism. Energi satu elektron bebas terkait dengan spin Pauli adalah: ε p,s = p2 sμ 2m 0H dengan s= 1 Energi total sistem N elektron bebas diberikan oleh: E n p,s = p,s ε p,s n p,s

Paramagnetism Pauli Sebagai Fermion maka elektron dengan spin ½ tunduk pada persamaan: P = 2 f kt λ 3 5/2 (z) dan Dengan definisi: f 3/2 z m = 4 π 0 dx Dimana z m = ze ±βμ 0H dan z = e βμ. 1 v = 2 λ 3 f 3/2 (z) x 2 z m 1 e x2 + 1

Rapat Spin Up/Down Karena energi perspin s diberikan oleh E s = s 0 H, maka magnetisasi per spin adalah m = E = sμ H 0. Dan magnetisasi total menjadi: M = μ 0 N + N Dengan N +/- adalah jumlah spin up/down, untuk masing-masing spin diberikan oleh : 1 = N + v + V = 1 λ 3 f 3/2 ( ze βμ0h ) 1 = N v V = 1 λ 3 f 3/2 ( ze βμ0h )

Magnetisasi Suhu Tinggi Kasus T>> (suhu tinggi) H<< medan lemah. Jika suhu tinggi dan medan H relatif kecil, maka z kecil sehingga boleh didekati: f 3/2 z z Magnetisasi menjadi: M = μ 0V λ 3 [ f 3 2 M μ 0V zeβμ0h f3(ze βμ0h )] 2 λ 3 z eβμ0h e βμ0h = 2μ 0V λ 3 zsinh(βμ 0H) Parameter z bisa dieliminasi dengan bantuan jumlah total spin =N

Magnetisasi Suhu Tinggi Sehingga diperoleh : N = N + + N 2Vz cosh(βμ 0H) λ 3 M μ 0 N tanh(βμ 0 H) Pada suhu tinggi medan H kecil, maka aproksimasi tanh x x akan menghasilkan : M μ 0 2 NβH = μ 0 2 N kt H

Susceptibiltas Suhu Tinggi Susceptibilitas magnetiknya menjadi: χ = M 2 N μ 0 H kt Atau susceptibilitas per unit volum:χ μ 0 2 Dengan v=v/n. Hasil ini sama dengan kalau diturunkan untuk kasus klasik dengan spin lokal up/down menggunakan distribusi Boltzmann yang dikenal dengan hukum Curie (Pierre!). Jadi efek kuantum tidak signifikan pada suhu tinggi. ktv

Kasus Ground State Kasus Ground State Pada suhu rendah sekali (ground state) maka z>>, sehingga aproksimasi yang dipergunakan adalah: f 3/2 z = 4 3 π [ ln z 3 2 + π2 1 ln z 2 + ] 8 Pada suhu rendah sekali, kita ambil suku pertama saja sehingga: f 3/2 z 4 3 π [ ln z 3 2 Maka untuk kasus ini: f3 2 ze ±βμ 0H 4 3 π ln z ± βμ 0H 3/2

Kasus Ground State Seperti pernah diturunkan pada suhu rendah z e βε F dengan ε F : energi Fermi. Berarti dalam kasus ini: λ 3 v 2 4 3 π βε F 3/2 Magnetisasi menjadi: M = μ 0V λ 3 [ f 3 zeβμ0h f3(ze βμ0h )] 2 2 Memakai aproksimasi suhu rendah: M μ 0N 4 2 3 π βε F 3/2 4 3 π [ βε F + βμ 0 H 3/2 βε F βμ 0 H 3/2 ]

Magnetisasi & Susceptibilitas Ground State Jikalau ε F βμ 0 H maka : M μ 0N 2β 3/2 3/2 β 3/2 3/2 βμ ε ε F [ 1 + 0 H ε F F M 3Nμ 0 2 H 3Nμ 0 2ε F 2ε F 2 H Atau susceptibilitasnya : χ = M χ 3μ 0 2 2ε F v 3Nμ 2 0 H 2ε F 3 2 1 βμ 0H ε F 3 2 ] atau susceptibilitas per unit volum