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第63回「薄膜技術と磁石」の巻

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薄膜は未知の可能性を秘めたニューマテリアル

磁界中の電子はなぜラセン運動をするか?

忍者だけにかぎりませんが、昔は道なき山中を歩くときは、迷わないように要所要所で木の枝を折り、引き返すときの目印としました。これが読みかけの本にはさむ“しおり(枝折・栞)”の語源です。

しかし、目印を残しようもない砂漠や雪原などで迷子になると、人はまっすぐに歩いているつもりでも、大きく円を描いて元の位置に戻ってしまうことがよくあるそうです。右回りか左回りかは、人それぞれに違います。

直進運動する電子も、磁界によって方向を曲げられてしまいます。この曲がり方はフレミングの左手の法則によって決まっています。左手の親指、人差し指、中指を互いに直交するように開いたとき、人差し指を磁界の方向、中指を電流の方向とすると、親指の方向に力が作用します(ただし、電子は負電荷をもつ粒子なので、電流の方向と電子の運動方向は逆になります)。

磁界中で電子の運動方向が曲がる現象は、身近な製品にたくみに応用されています。それはテレビやパソコンのブラウン管です(第9回「テレビのブラウン管」の巻に詳述)。では、強さも方向も一定の静磁界の中では、運動する電子の曲がり方はどうなるのでしょうか?この場合はたえず力が作用して曲げられたままになるので、カーブではなく円を描くことになります。しかし、現実にはこのような静磁界などはなく、また電子は磁界に垂直に侵入するとはかぎりません。このため電子は円ではなくラセンを描きます。運動する電子は磁力線に巻きつくようなラセン運動をするのです。


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