霍爾效應(yīng)和旋光現(xiàn)象及應(yīng)用課件

霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹垦芯炕魻栃?yīng)的基本特性（1）了解霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理以及有關(guān)霍爾器件對(duì)材料要求的知識(shí)；（2）測(cè)繪霍爾元件的和曲線；（3）確定霍爾元件的導(dǎo)電類型，測(cè)量其霍爾系數(shù)、載流子濃度以及遷移率?！緦?shí)驗(yàn)原理】1．霍爾效應(yīng)

霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場(chǎng)方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場(chǎng)，即霍爾電場(chǎng)。（a）（b）（a）載流子為電子（N型）；（b）載流子為空穴（P型）2．如何判斷樣品的導(dǎo)電類型由的符號(hào)（或霍爾電壓的正負(fù)）判斷樣品的導(dǎo)電類型。判別的方法是按圖1所示的和的方向，若測(cè)得的即點(diǎn)電位低于點(diǎn)的電位，則為負(fù)，樣品屬N型；反之則為P型。（a）載流子為電子（N型）；（b）載流子為空穴（P型）3．霍爾效應(yīng)與材料性能的關(guān)系要得到大的霍爾電壓，關(guān)鍵是要選擇霍爾系數(shù)大（即遷移率高、電阻率亦較高）的材料。半導(dǎo)體遷移率高，電阻率適中，是制造霍爾元件較理想的材料，由于電子的遷移率比空穴遷移率大，所于霍爾元件多采用N型材料。

霍爾電壓的大小與材料的厚度成反比，薄膜型的霍爾元件的輸出電壓較片狀要高得多。（1）霍爾電壓的測(cè)量方法為消除附加電壓帶來(lái)的誤差，采用電流和磁場(chǎng)換向的對(duì)稱測(cè)量法。即在規(guī)定了電流和磁場(chǎng)正、反方向后，分別測(cè)量下列四組【實(shí)驗(yàn)方法】【實(shí)驗(yàn)儀器】

圖2霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀1.00

1.20

1.401.601.802.00（1）測(cè)曲線

（）=

KGS/A【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)處理】

（3）測(cè)電導(dǎo)率0.140.160.18（4）求，并判斷霍爾元件的導(dǎo)電類型（5）求載流子濃度n（6）求載流子的遷移率時(shí),所用霍爾元件的導(dǎo)電類型是P型，反之為N型。旋光現(xiàn)象及應(yīng)用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、觀察了解線偏振光通過(guò)旋光物質(zhì)的旋光現(xiàn)象；2、了解旋光儀的結(jié)構(gòu)、工作原理及其使用方法；3、學(xué)會(huì)用旋光儀測(cè)糖溶液的旋光率和濃度；

【實(shí)驗(yàn)原理】

偏振光通過(guò)某種物質(zhì)后，其振動(dòng)面將以光的傳播方向?yàn)檩S線轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，這種現(xiàn)象叫做旋光現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)的角度稱為旋光度。

測(cè)量采用半蔭法，鈉光燈發(fā)出的光經(jīng)起偏片后成為平面偏振光，在半波片（勞倫特石英片）處產(chǎn)生三分視場(chǎng)。檢偏片與刻度盤連在一起，轉(zhuǎn)動(dòng)度盤調(diào)節(jié)手輪即轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏片，可以看到三分視場(chǎng)各部分的亮度變化情況。a．>或<零度視場(chǎng)b．零度視場(chǎng)c．<或>零度視場(chǎng)d．全亮視場(chǎng)圖2零度視場(chǎng)的分辨

將裝有一定濃度的某種溶液的試管放入旋光儀后，由于溶液具有旋光性，使平面偏振光旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，零度視場(chǎng)便發(fā)生了變化，轉(zhuǎn)動(dòng)度盤調(diào)節(jié)手輪，使再次出現(xiàn)亮度一致的零度視場(chǎng)，這時(shí)檢偏片轉(zhuǎn)過(guò)的角度就是溶液的旋光度。

為了避免刻度盤的偏心差，在游標(biāo)盤上相隔180度對(duì)稱地裝有左右兩個(gè)游標(biāo)，測(cè)量時(shí)兩個(gè)游標(biāo)都讀數(shù)，取其平均值。

旋光儀讀數(shù)示意圖a．>或<零度視場(chǎng)b．零度視場(chǎng)c．<或>零度視場(chǎng)d．全亮視場(chǎng)圖2零度視場(chǎng)的分辨【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】(1)接通電源并開(kāi)啟儀器電源開(kāi)關(guān)，約5分鐘后鈉光燈發(fā)光正常，就可以開(kāi)始工作；(2)調(diào)節(jié)旋光儀的目鏡，使視場(chǎng)中a、b區(qū)域及分界線十分清晰；轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器，觀察并熟悉視場(chǎng)明暗變化的規(guī)律；(3)熟悉角游標(biāo)尺的讀數(shù)方法，記錄最大儀器誤差；(6)由偏振光被旋轉(zhuǎn)的方向確定物質(zhì)的旋光性（左旋還是右旋）；(7)利用已知的和測(cè)出的作圖。確定糖溶液的旋光率；(8)從所作的曲線上查找出待測(cè)糖溶液的濃度。注意事項(xiàng)（1）溶液應(yīng)裝滿試管，不能有氣泡。如果試管中有氣泡，應(yīng)使氣泡處于試管凸起處；（2）試管和試管兩端透明窗均應(yīng)擦凈才可裝上旋光儀；（3）操作中注意將試管放妥，避