什么是量子霍爾效應(the Quantum Hall Effect)？
量子霍爾效應是物理學中一個被廣泛接受的理論，描述了電子在極低溫度下在磁場中的行為。對該效應的觀察清楚地證實了量子力學理論的整體性。其結果非常精確，以至于電阻測量標準使用量子霍爾效應，也是超導體研究的基礎。 1...
量子霍爾效應是物理學中一個被廣泛接受的理論，描述了電子在極低溫度下在磁場中的行為。對該效應的觀察清楚地證實了量子力學理論的整體性。其結果非常精確，以至于電阻測量標準使用量子霍爾效應，也是超導體研究的基礎。
1980年，克勞斯·馮·克立津因發現量子霍爾效應是完全離散的而獲得諾貝爾物理學獎，這意味著電子只能存在于明確定義的能量水平。霍爾效應，1879年由埃德溫·霍爾發現，當電流通過放置在磁場中的導體時，可以觀察到。電荷載流子，通常是電子，但也可以是質子，由于磁場的影響分散到導體的側面。這種現象可以想象為一系列的車被側向推動由于在公路上行駛時遇到強風，汽車在試圖向前行駛時會走彎路，但會被迫側向行駛。導線兩側會產生電位差。電壓差很小，這是導線組成的函數。需要放大信號利用霍爾效應制作有用的儀器。這種電位的不平衡是霍爾探針測量磁場的原理。隨著半導體的普及，物理學家們開始對在如此薄的薄片上研究霍爾效應產生了興趣，電荷載流子基本上被限制在二維運動，它們在強磁場和低溫下向導電箔施加電流，而不是看到電子在彎曲的連續路徑中被側向拉，而是突然跳躍當磁場強度改變時，在特定能級上的流動阻力會出現尖峰。在峰值之間，電阻下降到接近零的值，這是低溫超導體的一個特征。物理學家們也意識到引起電阻峰值所需的能級不是函數電阻峰值是導體成分的整數倍。這些峰值是可預測的并且是一致的，基于量子霍爾效應的儀器可以用來建立電阻標準。這些標準對于測試電子設備和確保可靠的性能是必不可少的原子結構的量子理論，即能量在亞原子水平上以離散的、完整的包的形式存在的概念，早在1975年就預言了量子霍爾效應。1980年，克勞斯·馮·克立津因發現量子霍爾效應確實是完全離散的而獲得了諾貝爾物理學獎，這意味著電子只能存在于嚴格定義的能級上。量子霍爾效應已成為支持物質量子性質的另一個論據。
1980年，克勞斯·馮·克立津因發現量子霍爾效應是完全離散的而獲得諾貝爾物理學獎，這意味著電子只能存在于明確定義的能量水平。霍爾效應，1879年由埃德溫·霍爾發現，當電流通過放置在磁場中的導體時，可以觀察到。電荷載流子，通常是電子，但也可以是質子，由于磁場的影響分散到導體的側面。這種現象可以想象為一系列的車被側向推動由于在公路上行駛時遇到強風，汽車在試圖向前行駛時會走彎路，但會被迫側向行駛。導線兩側會產生電位差。電壓差很小，這是導線組成的函數。需要放大信號利用霍爾效應制作有用的儀器。這種電位的不平衡是霍爾探針測量磁場的原理。隨著半導體的普及，物理學家們開始對在如此薄的薄片上研究霍爾效應產生了興趣，電荷載流子基本上被限制在二維運動，它們在強磁場和低溫下向導電箔施加電流，而不是看到電子在彎曲的連續路徑中被側向拉，而是突然跳躍當磁場強度改變時，在特定能級上的流動阻力會出現尖峰。在峰值之間，電阻下降到接近零的值，這是低溫超導體的一個特征。物理學家們也意識到引起電阻峰值所需的能級不是函數電阻峰值是導體成分的整數倍。這些峰值是可預測的并且是一致的，基于量子霍爾效應的儀器可以用來建立電阻標準。這些標準對于測試電子設備和確保可靠的性能是必不可少的原子結構的量子理論，即能量在亞原子水平上以離散的、完整的包的形式存在的概念，早在1975年就預言了量子霍爾效應。1980年，克勞斯·馮·克立津因發現量子霍爾效應確實是完全離散的而獲得了諾貝爾物理學獎，這意味著電子只能存在于嚴格定義的能級上。量子霍爾效應已成為支持物質量子性質的另一個論據。
- 發表于 2020-09-07 18:11
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- 分類：科學教育
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