霍尔效应从经典到量子

霍尔效应是物理学的重大发现之一,特别是1980年发现的整数量子霍尔效应,以及1982年发现的分数量子霍尔效应,对于物理学理论的发展和实际应用都具有重要意义;特别是在电子技术、测量技术、自动控制技术等领域有着广泛应用。     

摭谈霍尔效应的发现及应用

霍尔元件作为一种广泛应用的新型元件,在生产生活中的应用非常广泛,通过对霍尔效应及霍尔元件的介绍对这种新型元件进行普及学习,有助于学生在实验改进中更好地应用这一理论。     

霍尔效应及其发现

1879年，美国物理学家霍尔发现，当电流垂直于外磁场方向通过导电体时，在垂直于电流和磁场的方向，物体两侧会产生电势差。这种电势差的大小与电流和磁场强度的乘积成正比，与物体沿磁场方向的厚度成反比。这就是人们熟知的霍尔效应。它的比例系数称霍尔系数，其符号取决于物体中载流子的符号，其数值则与栽流子的浓度有关。     

霍尔效应的量子力学定性讨论

考虑到带电粒子在电磁场中的运动,利用量子力学原理定性地解释了霍尔效应.讨论了Lorentz 力和电力平衡下量子行为.通过推导沿着外场方向的平均速率,推演了宏观霍尔系数.     

霍尔效应与反常霍尔效应的探索

回顾了霍尔效应和反常霍尔效应的发现历程及理论解释,并叙述了霍尔效应和反常霍尔效应的主要应用。     

霍尔效应与反常霍尔效应

霍尔效应是美国物理学家霍尔于1879年发现的一个物理效应.在一个通有电流的导体中,如果施加一个垂直于电流方向的磁场,由于洛伦兹力的作用,电子的运动轨迹将产生偏转     

霍尔效应演示仪的制作

在人教版高中物理新教材《选修3-1》和《选修3-2》上同时出现了和霍尔元件有关的教学内容,可见霍尔元件在现代生产生活中有着极其重要的作用和地位.图1是课本上的霍尔元件的工作原理图,图2是课本彩图中所展示的型号为＂HW-101A＂的霍尔贴片,由于这种＂原始＂贴片体积小、强度弱、引脚短、不耐高温,在电路焊接过程中极易损坏;又因输出电压极低（仅几mV）,几乎无法用实验室常规电压表进行测量,除非另外采用电流电压放大电路将这一微弱的电压放大,而这对于一般的没有电子技术基础的普通中学教师是很难完成的．故如何向学生演示霍尔效应成了教师们面临的一个难题．通过本人的研究,现提出一个制作极其简单,成本不足1元的霍尔效应演示仪制作方案,而且使用效果极佳．     

霍尔效应及应用

霍尔效应是一种发现、研究和应用都很早的磁电效应。霍尔效应的研究在当今已取得了许多突破性的进展，在科学技术的许多领域都有着广泛的应用。     

例说霍尔效应的五类应用

霍尔效应是美国物理学家霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的,属磁电效应的一种.如图1所示:当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差U_H,这一现象称为霍尔效应,其中     

例说霍尔效应的五类应用

霍尔效应是美国物理学家霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的,属磁电效应的一种.如图1所示:当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差UH,这一现象称为霍尔效应,其中     

石墨烯量子反常霍尔效应体系中的量子干涉效应

为了研究量子边缘态间的干涉效应,以锯齿型石墨烯纳米带为基础,通过引入外部自旋轨道耦合及磁交换场,在石墨烯纳米带中实现量子反常霍尔效应。在此基础上,构造弱耦合量子散射腔,并采用紧束缚近似下的哈密顿模型和非平衡格林函数方法,研究经由2个耦合边界反射的量子边缘态间的量子干涉效应。结果表明:弱磁场下,2个理想的反射边缘态间产生A-B干涉效应,随着磁场的变化,透射系数发生周期性的相长或相消干涉,干涉周期和穿过散射腔的磁通成反比。此外,干涉效应对杂质散射和体态非常敏感。因此,通过观测量子干涉效应可以定性地判断体系是否存在真正的边缘态。     

磁阻效应实验的设计

锑化铟既作霍尔元件测量了磁感应强度，又作磁敏电阻研究了其阻值随磁场的变化规律。不仅揭示了霍尔效应和磁阻效应在半导体内同时存在的事实，使产生2种物理现象的微观本质表现得更为突出，而且还消除了由于使用其他方法测量磁感应强度时，被测点与锑化铟所处位置不同而造成的系统误差。     

基于Matlab的霍尔效应实验数据处理

霍尔效应实验既可以测量电磁铁空隙中的磁场分布,又可以测霍尔元件的霍尔系数和霍尔灵敏度。利用Matlab软件可以简单、准确地依据实验数据作图。结果表明:编程处理实验数据得到磁场最强区域,把霍尔元件置于磁场最强区域,利用Matlab编程拟合霍尔电压随工作电流的变化曲线,求出霍尔系数和霍尔灵敏度,减少了手工绘图计算的误差。     

霍尔效应及其应用

霍尔效应是霍普金斯大学的研究生霍尔于1879年发现的．霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转．根据霍尔效应做成的霍尔器件，就是以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备测量、传感和开关的功能．     

霍尔效应教案设计

教学目的:1.使学生理解掌握霍尔效应的内容;2.通过霍尔效应的教学过程,使学生初步了解科学研究的方法;3.尝试将教学过程变成师生互动,共同探索,再现科学研究的过程;4.介绍创新思维的重要方法之一:批判性思维     

霍尔效应磁场测量仪器的改进

阐述了对现有霍尔效应测磁场仪器改进的设计思路,介绍了电流接口、霍尔元件方位的调整及换向装置的具体改进方法,提出了附加效应消除的新方法并进行了理论推导,比较了新旧仪器的实验结果。     

量子反常霍尔效应世界难题被我国科学家攻克——中国本土科学家可能首次获得诺贝尔奖

2013年3月16日凌晨,由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学、中科院物理所和斯坦福大学的研究人员联合组成的团队,历时4年完成的研究报告在《科学》杂志在线发表.这项被3名匿名评审人给予高度评价的成果,是在美国物理学家霍尔于1880年发现反常霍尔效应133年后,首次实现的反常霍尔效应的量子化,也因此被视作世界基础研究领域的一项重要科学发现.     

用集成霍尔传感器研究霍尔效应及测量螺线管磁场分布

提出用集成霍尔传感器代替原来的锗霍尔元件来研究霍尔效应,并用这种新方法测定通电螺线管的磁场分布,这样使实验数据稳定可靠,且丰富了教学内容。     

霍尔元件的特点及应用

结合普通物理教学中霍尔效应的讲解,阐述霍尔元件的原理、特性及补偿,着重介绍霍尔元件在传感器中的应用。     

对霍尔效应测量磁场实验的方法改进

采用光沉积-液相化学法调节电子流向,构建了直接Z型TiO₂/Ag/Ag₃PO_{(4 )}(TAAPO)光催化材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱仪以及光致发光(PL)光谱仪等手段对其进行表征,并对其在可见光照射下催化降解环丙沙星(CIP)的性能进行了研究.结果表明,当水体pH为3.0,催化剂分散浓度为0.3 g/L,CIP的初始浓度为15 mg/L时,光催化降解体系能够取得最佳的去除效果.在该组条件下,光照120 min CIP的降解率约为99%,并且在经历4个循环后仍然保持了良好的降解效果.在光催化降解CIP的过程中,主要反应活性物种为超氧自由基(·O₂