什麼是凝聚態物理學?什麼 是 分數量子霍爾效應?什麼是量子

2022-04-28 21:20:09 字數 5588 閱讀 7413

1樓:匿名使用者

凝聚態物理學範圍甚廣,一般是指對兩個以上粒子的系統在低溫下的性質的研究。最初的概念就是固體物理學。用量子場論等研究是現在凝聚態物理理論的前沿。

對於分數量子霍爾效應,首先要知道霍爾效應和整數量子霍爾效應。分數量子霍耳效應與整數量子霍耳效應的不同是,它的電導率是單位量子霍爾電導率(2e^2/h)的分數倍。量子實際上是一種對某種性質的標記,如光量子是對光子具有特定的能量這種性質的標記。

2樓:匿名使用者

量子霍爾效應

k. von klitzing,g. dorda,m.

pepper於2023年發現,霍爾常數(強磁場中,縱向電壓和橫向電流的比值)是量子化的,rh=v/i=h/νe2,ν=1,2,3,……。這種效應稱為整數量子霍爾效應。進而,at&t的d.

tsui、h. stormer和a.gossard發現,隨著磁場增強,在v=1/3,1/5,1/7…等處,霍爾常數出現了新的台階。

這種現象稱為分數量子霍爾效應。

r. laughlin 給出了解釋,他認為,由於極少量雜質的出現,整數v箇朗道能級被佔據,這導致電場與電子密度的比值b/ρ為h/ev,從而導致霍爾常數出現台階。他還指出,由於在那些分數佔有數處,電子形成了一種新的穩定流體,正是這些電子中的排斥作用導致了分數量子霍爾效應。

如何理解量子霍爾效應

3樓:毛刷

量子霍爾效應

k. von klitzing,g. dorda,m.

pepper於2023年發現,霍爾常數(強磁場中,縱向電壓和橫向電流的比值)是量子化的,rh=v/i=h/νe2,ν=1,2,3,……。這種效應稱為整數量子霍爾效應。進而,at&t的d.

tsui、h. stormer和a.gossard發現,隨著磁場增強,在v=1/3,1/5,1/7…等處,霍爾常數出現了新的台階。

這種現象稱為分數量子霍爾效應。

r. laughlin 給出了解釋,他認為,由於極少量雜質的出現,整數v箇朗道能級被佔據,這導致電場與電子密度的比值b/ρ為h/ev,從而導致霍爾常數出現台階。他還指出,由於在那些分數佔有數處,電子形成了一種新的穩定流體,正是這些電子中的排斥作用導致了分數量子霍爾效應。

霍爾效應[1]是磁電效應的一種,這一現象是美國物理學家霍爾(a.h.hall,1855—1938)於2023年在研究金屬的導電機構時發現的。

當電流垂直於外磁場通過導體時,在導體的垂直於磁場和電流方向的兩個端麵之間會出現電勢差,這一現象便是霍爾效應。這個電勢差也被叫做霍爾電勢差。 [編輯本段]霍爾效應的原理

導體中的電荷在電場作用下沿電流方向運動,由於存在垂直於電流方向的磁場,電荷受到洛倫茲力,產生偏轉,偏轉的方向垂直於電流方向和磁場方向,而且正電荷和負電荷偏轉的方向相反,這樣就產生了電勢差。 [編輯本段]霍爾效應的發展

霍爾效應此後在測量、自動化、計算機和資訊科技等領域得到了廣泛的應用,比如測量磁場的高斯計。

在霍爾效應發現約100年後,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現了量子霍耳效應,這是當代凝聚態物理學令人驚異的進展之一,克利青為此獲得了2023年的諾貝爾物理學獎。

之後,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.laughlin,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現了分數量子霍爾效應,這個發現使人們對量子現象的認識更進一步,他們為此獲得了2023年的諾貝爾物理學獎。

最近,復旦校友、斯坦福教授張首晟與母校合作開展了「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,之後被實驗證實。這一成果是美國《科學》雜誌評出的2023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」計算裝置的產生。

目前工業上應用的高精度的電壓和電流型感測器有很多就是根據霍爾效應製成的,誤差精度能達到0.1%以下

量子到底是什麼?

4樓:匿名使用者

量子力學

「量子」一詞意指「乙個量」或「乙個離散的量」。在日常生活範圍裡,我們已經習慣於這樣的概念,即:乙個物體的性質,如它的大小、重量、顏色、溫度、表面積以及運動,全都可以從一物體到另一物體以連續的方式變化著。

例如,在各種形狀、大小與顏色的蘋果之間並無顯著的等級。

然而,在原子範圍內,事情是極不相同的。原子粒子的性質,如它們的運動、能量和自旋,並不總是顯示出類似的連續變化,而是可以相差一些離散的量。經典牛頓力學的乙個假設是:

物質的性質是可以連續變化的。當物理學家們發現這個觀念在原子範圍內失效時,他們不得不設計一種全新的力學體系——量子力學,以說明標誌物質的原子特徵的團粒性。

量子力學是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科,它主要研究原子、分子、凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論,它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是近代物理學的基礎理論之一,而且在化學等有關學科和許多近代技術中也得到了廣泛的應用。量子力學是在舊量子論的基礎上發展起來的。

舊量子論包括蒲朗克的量子假說、愛因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。

量子力學

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量子力學理論和相對論理論是現代物理學的兩大基本支柱,經典力學奠定了現代物理學的基礎,但對於高速運動的物體和微觀條件下的物體,牛頓定律不再適用,相對論解決了高速運動問題;量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。量子力學認為在亞原子條件下,粒子的運動速度和位置不可能同時得到精確的測量,微觀粒子的動量、電荷、能量、粒子數等特性都是分立不連續的,量子力學定律不能描述粒子運動的軌道細節,只能給出相對機率,為此愛因斯坦和玻爾產生激烈爭論,並直至去世時仍不承認量子力學理論的哥本哈根詮釋。

量子力學是乙個物理學的理論框架,是對經典物理學在微觀領域的一次革命。它有很多基本特徵,如不確定性、量子漲落、波粒二象性等,在原子和亞原子的微觀尺度上將變的極為顯著。愛因斯坦、海森堡、玻爾、薛丁格、狄拉克等人對其理論發展做出了重要貢獻。

量子力學和資訊科學的結合產生了一門新的學科——量子資訊科學。

5樓:匿名使用者

物理,量子就是微觀粒子。量子力學就是描述微觀粒子運動行為的規律

中國目前的量子物理學發展到了什麼程度

6樓:又嫌臭又要瀨

總的來說中國量子資訊和量子材料兩個方向在世界上算一流。

量子回資訊首推中科大答。潘建偉院士的組在量子通訊,尤其是多光子糾纏實驗方面目前世界領先,這也是中國物理學界目前最拿得出手的乙個實驗室。郭光燦院士和他曾經的學生段路明老師在量子資訊理論上也世界領先過。

量子材料首推中科院物理研究所,即中國做凝聚態物理最好的地方。物理所除了超導一直在世界佔一席之地之外,近年來在拓撲絕緣體和量子反常霍爾效應等方向有不少世界領先的成果。

以上是非相對論性量子力學為基礎的領域。

考慮相對論性量子物理,即以量子場論為基礎的領域,那就是高能物理。目前中科院高能物理研究所的中微子實驗在世界佔一席之地。

其它的就沒什麼一流的方向了,都是跟著國外做。以上可能有疏漏,但不會太多。

簡述霍爾效應原理

7樓:天上飛

原理:當電流垂直於外磁場通過半導體時,載流子發生偏轉,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在半導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應,這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。

霍爾效應 在2023年被物理學家霍爾發現,它定義了磁場和感應電壓之間的關係,這種效應和傳統的電磁感應完全不同。當電流通過乙個位於磁場中的導體的時候,磁場會對導體中的電子產生乙個垂直於電子運動方向上的作用力,從而在垂直於導體與磁感線的兩個方向上產生電勢差。

雖然這個效應多年前就已經被人們知道並理解,但基於霍爾效應的感測器在材料工藝獲得重大進展前並不實用,直到出現了高強度的恆定磁體和工作於小電壓輸出的訊號調節電路。根據設計和配置的不同,霍爾效應感測器可以作為開/關感測器或者線性感測器,廣泛應用於電力系統中。

8樓:暴走少女

在半導體上外加與電流方向垂直的磁場,會使得半導體中的電子與空穴受到不同方向的洛倫茲力而在不同方向上聚集,在聚集起來的電子與空穴之間會產生電場。

電場力與洛倫茲力產生平衡之後,不再聚集,此時電場將會使後來的電子和空穴受到電場力的作用而平衡掉磁場對其產生的洛倫茲力,使得後來的電子和空穴能順利通過不會偏移,這個現象稱為霍爾效應。而產生的內建電壓稱為霍爾電壓。

9樓:逗比逗無悔

霍爾效應原理:當電流垂直於外磁場通過半導體時,載流子發生偏轉,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在半導體的兩端產生電勢差。

在半導體上外加與電流方向垂直的磁場,會使得半導體中的電子與空穴受到不同方向的洛倫茲力而在不同方向上聚集,在聚集起來的電子與空穴之間會產生電場。

電場力與洛倫茲力產生平衡之後,不再聚集,此時電場將會使後來的電子和空穴受到電場力的作用而平衡掉磁場對其產生的洛倫茲力,使得後來的電子和空穴能順利通過不會偏移。

擴充套件資料

霍爾效應在應用技術中特別重要,在現代汽車上廣泛應用的霍爾器件有:在分電器上作訊號感測器、abs系統中的速度感測器、汽車速度表和里程表、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度感測器、各種開關等等。

霍爾器件通過檢測磁場變化,轉變為電訊號輸出,可用於監視和測量汽車各部件執行引數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等,並可將這些變數進行二次變換;可測量壓力、質量、液位、流速、流量等。

10樓:313傾國傾城

【霍爾效應簡述】:

霍爾效應是電磁效應的一種,這一現象是美國物理學家霍爾(a.h.hall,1855—1938)於2023年在研究金屬的導電機制時發現的。

當電流垂直於外磁場通過導體時,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應,這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。霍爾效應應使用左手定則判斷。

【中文名】:霍爾效應

【外文名】:hall effect

【表示式】:vh=bi/(nqd)

【提出者】:霍爾

【提出時間】:1879

【應用學科】:電磁學

【適用領域範圍】:電磁學

【衍生效應】:量子霍爾效應,量子反常霍爾效應

【本質】:

固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發生偏移,並在材料兩側產生電荷積累,形成垂直於電流方向的電場,最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡,從而在兩側建立起乙個穩定的電勢差即霍爾電壓。正交電場和電流強度與磁場強度的乘積之比就是霍爾係數。平行電場和電流強度之比就是電阻率。

大量的研究揭示:參加材料導電過程的不僅有帶負電的電子,還有帶正電的空穴。

【相關效應】:

1、量子霍爾效應:

1.1整數量子霍爾效應:量子化電導e2/h被觀測到,為彈道輸運(ballistic transport)這一重要概念提供了實驗支援。

1.2分數量子霍爾效應:勞赫林與j·k·珍解釋了它的起源。兩人的工作揭示了渦旋(vortex)和準粒子(quasi-particle)在凝聚態物理學中的重要性。

2、熱霍爾效應:垂直磁場的導體會有溫度差。

3、corbino效應:垂直磁場的薄圓碟會產生乙個圓周方向的電流。

4、自旋霍爾效應

5、量子反常霍爾效應

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