高二物理競賽霍爾效應和熱力學習題課件

1、1霍耳效應2磁場對載流導線的功方向向右。在有限過程中，磁力所作的功磁力的功等于電流強度乘以穿過回路磁通量的增量IlBF=aIlBaaFaA=SBID=mfDI=abbal3在元過程中，磁力矩所作的功在一有限過程中，磁力的功上述公式是磁力作功的一般表達式Oqqd4設磁矩與磁感應強度B 相互垂直時為勢能零點 磁偶極子的勢能5霍耳系數(shù)I霍耳電壓+ + + + + - - - - -6I+ + +- - -P 型半導體+-霍耳效應的應用（2）測量磁場霍耳電壓（1）判斷半導體的類型+ + +- - - N 型半導體-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、強磁場下*量子霍耳效應：克里青（Klitzing）常量1990年定義RK 的測量準確到10 101980年克里青發(fā)現(xiàn)，B/Tn = 4n = 3n = 21.39K，25.52A510159 量子霍爾效應（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*分數(shù)量子霍耳效應： 崔琦和施特默（Strmer）發(fā)現(xiàn)在更強的磁場下（B 20 T），n 可以是分數(shù)，如：1/3、1/5、1/2、1/4等，這稱為分數(shù)量子霍耳效應。獲得了1

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

5、in，1950-)、施特默(Horst L.St rmer，1949-)在更強磁場下研究量子霍爾效應時發(fā)現(xiàn)了分數(shù)量子霍爾效應，這個發(fā)現(xiàn)使人們對量子現(xiàn)象的認識更進一步，他們?yōu)榇双@得了1998年的諾貝爾物理學獎。 最近，斯坦福教授張首晟進行 “量子自旋霍爾效應”的研究。“量子自旋霍爾效應”最先由張首晟教授預言，之后被實驗證實。這一成果是美國科學雜志評出的2007年十大科學進展之一。如果這一效應在室溫下工作，它可能導致新的低功率的“自旋電子學”計算設備的產(chǎn)生。習題課熱力學第一定律及其應用熱力學第一定律：包括機械運動和熱運動在內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換及守恒定律對任何熱力學系統(tǒng)理想氣體準靜態(tài)過程要求：應用于理想氣體等體、等壓、等溫過程，絕熱過程，和各種循環(huán)過程。主要關系：理想氣體狀態(tài)方程：摩爾熱容：泊松比：單原子分子氣體： i = 3剛性雙原子分子氣體： i = 5剛性多原子分子氣體：i = 6過程方程：絕熱過程：練習1.討論圖中：摩爾熱容的正負A思路：AC曲線下面積AB曲線下面積AAD曲線下面積+)即：A通過下列過程把標準狀態(tài)下的 0.014千克氮氣壓縮為原體積的一半：（1）等溫；（2）等壓；（3）絕熱。 分別求出這些過程中氣體內(nèi)能的改變量；傳遞的熱量和氣體對外