FeldEffekte

Feldeffekte bezeichnen Veränderungen in Systemen, die durch äußere Felder hervorgerufen werden. Typische Felder sind elektrische und magnetische Felder, doch auch mechanische Spannungen, Gravitationsfelder oder optische Felder können Feldeffekte hervorrufen. Der gemeinsamer Kern ist, dass ein externes Feld die physikalischen Eigenschaften eines Systems beeinflusst, ohne zwingend eine fundamentale Änderung der äußeren Struktur zu erfordern.

Elektrische Feldwirkungen betreffen häufig Halbleiter und die Polarisation von Materialien. Ein elektrisches Feld kann die Ladungsträgerdichte in einem Kanal verändern, was in FeldeffektTransistoren genutzt wird und das elektrische Verhalten eines Bauelements steuert. In der Spektroskopie führt ein Feld zur Stark-Veränderung von Energieebenen, dem Stark-Effekt. In Dielektrika bewirkt das Feld eine Ausrichtung der Dipole, was die Permittivität beeinflusst.

Magnetische Feldwirkungen zeigen sich in der Aufspaltung oder Verschiebung von Spektrallinien (Zeeman-Effekt) und in der Quantisierung von Elektronenspins und Bahnen (Landau-Niveaus). In Festkörpern führen Magnetfelder zu Phänomenen wie Magnetresistenz, Quanten-Hall-Effekt und, in supraleitenden Materialien, Feldabhängigkeiten der Supraleitfähigkeit. Magnetische Felder können zudem die magnetische Ordnung in Materialien modulieren.

Optische und elektromagnetische Feldwirkungen umfassen elektrooptische Effekte, bei denen die Refraktivität eines Mediums durch ein elektrisches Feld verändert wird (Pockels- und Kerr-Effekte). Magnetisch bedingte optische Effekte und feldabhängige Brechungsindexänderungen treten ebenfalls auf. Anwendungen reichen von Modulatoren, Sensoren bis zu Spektroskopie und Informationsverarbeitung.

In der Forschung dienen Feldeffekte dem Verständnis von Grundprinzipien und der Entwicklung technischer Bauelemente, wobei der Schwerpunkt auf der Kopplung zwischen Feld und Materialeigenschaften liegt.