,如何理解量子霍尔效应?

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如何理解量子霍尔效应?

量子霍尔效应是在极低的温度下电子在磁场方面的物理学理论,对效果的观察清楚地证实了量子力学作为一个整体。结果之精确,以至于电阻测量的标准使用了量子霍尔效应,这也支持了在超导体方面的应用。

埃德温·霍尔于1879年发现霍尔效应,当电流通过置于磁场中的导体时,霍尔效应被观察到。电荷载流子通常是电子,但也可以是质子,由于磁场的影响,会散射到导体的一侧。这种现象可以想象为一系列汽车在高速公路上行驶时,由于强风而被推到一边。当汽车试图向前行驶时,它们走了一条弯曲的道路,但被迫向侧面行驶。

导体两侧之间产生电位差。电压差非常小,是导体成分的函数。信号放大是基于霍尔效应制造有用仪器的必要条件。电势的不平衡是霍尔探针测量磁场的原理。

随着半导体的普及,物理学家开始对研究薄箔片中的霍尔效应感兴趣,电荷载流子基本上局限于二维运动。他们在强磁场和低温下给导电箔通电。电子没有看到在弯曲的连续路径中被侧向拉动,而是突然跳跃。当磁场强度改变时,特定能级的流动阻力会出现尖峰。在峰值之间,电阻下降到接近零的值,这是低温超导体的特征。

物理学家还意识到,引起电阻峰值所需的能级不是导体成分的函数。电阻峰值出现在彼此的整数倍处。这些峰值是如此的可预测和一致,以至于基于量子霍尔效应的仪器可以用来建立电阻标准。这些标准对于测试电子产品和确保可靠的性能至关重要。

单电子原子的能级能量特点?

1、单电子原子(离子)也叫做类氢原子。除了核电荷数与氢原子不同外,其核子正电荷与单电子之间的作用原理与氢原子是一样的。所以,能量的计算与氢原子一样(有精确的解)它们等于:

E(n)= -Rh(Z/n)^2; n为主量子数,Rh为理德堡常数,Z为核电荷数。当n=无穷大时,E(无穷大)=0 (能级表面)。

2、量子数n=Nr+l+1,其中的径向量子数Nr是径向波函数曲线波节的数目,它大体上可以代表电子云在原子核四周扩展范围的大小;Nr越大,电子扩展的范围越广——离核越远,,因此电子总的电势能就越高。而l是角动量量子数,l越大,表示电子的角动量越大,从而其动能也越大。

相同n时,Nr越大(代表电势能越大),l就越小(动能越小);按常理,Nr每增1所对应的势能增量,并不一定正好等于l每减小1所对应的动能减量,因此,电子的能量与Nr、l都有关——与n、l都有关系。

单电子原子,其能级的能量只随主量子数的增大而增大,与角量子数无关。氢原子和类氢原子(如:氦离子、锂离子,铍离子)氢原子和类氢原子,称为单原子电子,是最简单的原子结构。

为什么单电子原子中电子能量取决于n,而多电子原子取决于n,l?

1、单电子原子(离子)也叫做类氢原子。除了核电荷数与氢原子不同外,其核子正电荷与单电子之间的作用原理与氢原子是一样的。所以,能量的计算与氢原子一样(有精确的解)它们等于:

E(n)= -Rh(Z/n)^2; n为主量子数,Rh为理德堡常数,Z为核电荷数。当n=无穷大时,E(无穷大)=0 (能级表面)。

2、量子数n=Nr+l+1,其中的径向量子数Nr是径向波函数曲线波节的数目,它大体上可以代表电子云在原子核四周扩展范围的大小;Nr越大,电子扩展的范围越广——离核越远,,因此电子总的电势能就越高。而l是角动量量子数,l越大,表示电子的角动量越大,从而其动能也越大。

相同n时,Nr越大(代表电势能越大),l就越小(动能越小);按常理,Nr每增1所对应的势能增量,并不一定正好等于l每减小1所对应的动能减量,因此,电子的能量与Nr、l都有关——与n、l都有关系。

到此,以上就是小编对于量子物理rh是什么意思的问题就介绍到这了,希望介绍量子物理rh是什么意思的3点解答对大家有用。

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