高二物理競(jìng)賽霍爾效應(yīng)和熱力學(xué)習(xí)題課件

1、1霍耳效應(yīng)2磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的功方向向右。在有限過(guò)程中，磁力所作的功磁力的功等于電流強(qiáng)度乘以穿過(guò)回路磁通量的增量IlBF=aIlBaaFaA=SBID=mfDI=abbal3在元過(guò)程中，磁力矩所作的功在一有限過(guò)程中，磁力的功上述公式是磁力作功的一般表達(dá)式Oqqd4設(shè)磁矩與磁感應(yīng)強(qiáng)度B 相互垂直時(shí)為勢(shì)能零點(diǎn) 磁偶極子的勢(shì)能5霍耳系數(shù)I霍耳電壓+ + + + + - - - - -6I+ + +- - -P 型半導(dǎo)體+-霍耳效應(yīng)的應(yīng)用（2）測(cè)量磁場(chǎng)霍耳電壓（1）判斷半導(dǎo)體的類型+ + +- - - N 型半導(dǎo)體-I+-7The Nobel Prize in Physics 1985Klaus von

2、 Klitzing Federal Republic of Germany Max-Planck-Institut fr Festkrperforschung Stuttgart, Federal Republic of Germany b. 1943 8在極低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)下*量子霍耳效應(yīng)：克里青（Klitzing）常量1990年定義RK 的測(cè)量準(zhǔn)確到10 101980年克里青發(fā)現(xiàn)，B/Tn = 4n = 3n = 21.39K，25.52A510159 量子霍爾效應(yīng)（1980年） 霍耳電阻10The Nobel Prize in Physics 1998Robert B. Laughlin H

3、orst L. Strmer Daniel C. Tsui 1/3 of the prize 1/3 of the prize 1/3 of the prize USA Federal Republic of Germany USA Stanford University Stanford, CA Columbia University b. 1950 b. 1949 b. 1939 (in Henan, China) 11*分?jǐn)?shù)量子霍耳效應(yīng)： 崔琦和施特默（Strmer）發(fā)現(xiàn)在更強(qiáng)的磁場(chǎng)下（B 20 T），n 可以是分?jǐn)?shù)，如：1/3、1/5、1/2、1/4等，這稱為分?jǐn)?shù)量子霍耳效應(yīng)。獲得了1

4、985年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。默和崔琦獲得了1998年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 整數(shù)和分?jǐn)?shù)量子霍耳效應(yīng)及其理論解釋是我們認(rèn)識(shí)宏觀量子現(xiàn)象的一次重要突破。勞克林（Laughlin）成功地給出了理論解釋。該效應(yīng)表明，有攜帶分?jǐn)?shù)電荷的準(zhǔn)粒子存在。勞克林、施特克里青霍爾效應(yīng)的發(fā)展12 德國(guó)物理學(xué)家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究極低溫度和強(qiáng)磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體時(shí)發(fā)現(xiàn)了量子霍耳效應(yīng)。這是當(dāng)代凝聚態(tài)物理學(xué)令人驚異的進(jìn)展之一，克利青為此獲得了1985年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 美籍華裔物理學(xué)家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美國(guó)物理學(xué)家勞克林(Robert B.Laughl

5、in，1950-)、施特默(Horst L.St rmer，1949-)在更強(qiáng)磁場(chǎng)下研究量子霍爾效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)，這個(gè)發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)量子現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步，他們?yōu)榇双@得了1998年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 最近，斯坦福教授張首晟進(jìn)行 “量子自旋霍爾效應(yīng)”的研究?！傲孔幼孕魻栃?yīng)”最先由張首晟教授預(yù)言，之后被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。這一成果是美國(guó)科學(xué)雜志評(píng)出的2007年十大科學(xué)進(jìn)展之一。如果這一效應(yīng)在室溫下工作，它可能導(dǎo)致新的低功率的“自旋電子學(xué)”計(jì)算設(shè)備的產(chǎn)生。習(xí)題課熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換及守恒定律對(duì)任何熱力學(xué)系統(tǒng)理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程要求：應(yīng)用于理想氣體等體、等壓、等溫過(guò)程，絕熱過(guò)程，和各種循環(huán)過(guò)程。主要關(guān)系：理想氣體狀態(tài)方程：摩爾熱容：泊松比：?jiǎn)卧臃肿託怏w： i = 3剛性雙原子分子氣體： i = 5剛性多原子分子氣體：i = 6過(guò)程方程：絕熱過(guò)程：練習(xí)1.討論圖中：摩爾熱容的正負(fù)A思路：AC曲線下面積AB曲線下面積AAD曲線下面積+)即：A通過(guò)下列過(guò)程把標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 0.014千克氮?dú)鈮嚎s為原體積的一半：（1）等溫；（2）等壓；（3）絕熱。 分別求出這些過(guò)程中氣體內(nèi)能的改變量；傳遞的熱量和氣體對(duì)外