物理效应及其应用—其它物理效应
物理效应及其应用—电光效应
• I = I 0 sin2Δφ/ 2 = I 0 sin2 [π/ 2 • V/Vλ/2]
(2-3)
• 这就是利用泡克尔斯效应进行电光强度或振 幅调制和光开关的原理。
２、电光双稳器
光学双稳器是指具有 两个稳定光强输出的装 置。如图2-5（a）所示， 输出究竟取那个值，由 输入光强Ｉi控制。
•入当ＩＩi大i小于于Ｉ某c，域输值出Ｉ光c，强则突输跳出到光Ｉ强2值Ｉ。t取实Ｉ际1；的当光输学 双稳器没有这种可逆性，其输入－输出特性如图2-5 （ 输b出）由所I1示转。变当为输稳入定光值强I2由；小若变输大入，由在大输变入小为，I并b处不， 会 Ｉ 回线在a时。Ib,处输输出出才由由IＩ２值2变转为变Ｉ为1Ｉ，1很值象，铁而磁是物在质输的入磁降至滞
一、按运输工具分类
• （二）铁路运输 • 1、铁路货物运输按照运输条件的不同分为按普通运输条件办
理的货物运输和按特殊运输条件办理的货物运输两种。
（1）普通货物指在铁路运送过程中，按一般条件办理的货物， 如煤、粮食、木材、钢材、矿建材料。 （2）按特殊条件运送的货物指由于货物的性质、体积、状态 等需要在运输过程中使用特别的车辆装运或需要采取特殊运输 条件和措施，才能保证货物完整和行车安全的货物，如超长、 集重、超限、危险和鲜活易腐等货物。具体分为3类： ① 超长、集重和超限的货物。 ② 危险货物。 ③ 鲜活货物。
物理光电效应原理及其在实际中的应用探讨
物理光电效应原理及其在实际中的应用探讨作者：张益斌来源：《西部论丛》2018年第10期摘要：在物理学中，光电效应是一种非常神奇的现象。
某些物质内部的电子如果在高于某特定频率的电磁波照射下，可以被光子激发，从而形成电流，这种现象称为光生电现象。
早在十九世纪，德国物理学家赫兹首次发现光电现象。
笔者对物理光电效应原理进行分析，并就其在实际中的应用探讨。
关键词：物理光电效应实际生活应用1.物理光电效应原理分析当光照射在物体上时，光的能量只有部分以热的形式被物体所吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使这些电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应。
物理光电效应的本质是光与物质（金属）之间的相互作用。
在信号转换的过程中，光电效应是非常重要的。
利用光电效应原理，不仅可以制作光电管，夜视仪，还可以将其在电视录像、光电检测等多个领域中进行应用。
正是因为光有波粒二象性，光的波性被显现出来，从而产生衍射、干涉、偏振等现象。
如果光和物体发生作用，光的粒子性就被显现出来。
图1是研究光电效应的一种简单实验装置：在光电管的阳极A和阴极K之间加上直流电压U，当用单色光照射阴极K时，阴极上就会有光电子逸出，它们将在加速电场的作用下飞向阳极A而形成电流I，称为光电流。
2.物理光电效应的实际应用探讨2.1物理光电效应在光电管中的应用光电管从本质上来看就是一种光电器件，其应用较为普遍。
在1927年，美国首次拍摄成功有声电影之前，电影是无声的。
在后期，尽管电影能够发声，但是借助留声机来实现电影的播放的。
如果声音和影像不能默契配合，那么播放出来的效果是很不理想的。
在二十一世纪的今天，我们能够通过电视机或电脑轻轻松松地观看到有声电影，这跟光电管的发明是分不开的。
当一部电影拍摄结束之后，就需要进行录音，在录音的过程中，会使用设备将声音的改变转化为光的改变，声音的“像”摄制在影片的边缘，最终形成影片边上的音道。
在对电影进行放映的过程中，光电管的工作的过程就是使“声音的照片”被还原为声音的过程。
多普勒效应及其应用
多普勒效应及其应用当我们站在路边，听到一辆疾驰而过的汽车喇叭声从尖锐变得低沉，或者观察到快速移动的警车灯光颜色似乎发生了变化，这背后都隐藏着一个神奇的物理现象——多普勒效应。
多普勒效应是指当波源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化。
简单来说，就是当波源靠近观察者时，观察者接收到的波的频率会升高；而当波源远离观察者时，接收到的波的频率会降低。
让我们以声波为例来更深入地理解多普勒效应。
想象一下，一辆鸣着喇叭的汽车朝你驶来。
此时，汽车作为声音的波源在不断靠近你，每秒钟发出的声波数量是固定的。
但由于汽车在向你移动，所以在单位时间内，你接收到的声波数量比汽车静止时更多，这就导致你听到的声音频率升高，声音变得尖锐。
相反，当汽车驶离你时，单位时间内你接收到的声波数量减少，声音频率降低，听起来就变得低沉。
多普勒效应不仅仅局限于声波，对于电磁波，如光波，同样适用。
天文学家就经常利用多普勒效应来研究天体的运动。
当一颗恒星向地球靠近时，它发出的光波频率会升高，波长变短，向光谱的蓝端移动，这种现象被称为“蓝移”；而当恒星远离地球时，光波频率降低，波长变长，向光谱的红端移动，称为“红移”。
通过观测恒星光谱的移动情况，天文学家可以计算出恒星相对于地球的运动速度和方向，从而揭示宇宙的奥秘。
在医学领域，多普勒效应也发挥着重要的作用。
多普勒超声技术就是基于这一原理。
医生通过向人体内部发射超声波，并检测反射回来的超声波频率变化，来获取有关血液流动的信息。
例如，在检查心脏和血管时，多普勒超声可以帮助医生判断血流速度是否正常，是否存在狭窄、堵塞或反流等问题。
对于孕妇来说，多普勒超声还可以监测胎儿的心跳和血液流动情况，确保胎儿的健康发育。
交通领域也离不开多普勒效应。
警察使用的测速雷达就是利用了多普勒效应来测量车辆的速度。
雷达向行驶中的车辆发射电磁波，然后接收反射回来的电磁波。
通过分析频率的变化，就能够计算出车辆的行驶速度。
物理学中的光电效应及其应用
物理学中的光电效应及其应用光电效应是一种非常重要的物理现象，也是物理学的一个分支。
光电效应产生的根源是物质受到电磁波的作用，从而发射出电子。
这个过程可以被用来解释和实现许多实际应用，因此很早就引起了物理学家和工程师们的极大关注。
本文将介绍光电效应的工作原理、应用及其不同应用领域中的示例。
一、光电效应的基础原理光电效应是一种物质受到光的作用而发射出电子的现象。
在光电效应中，光的作用将能量传递给物质的电子，以使其能够克服束缚力，从而逃离它们原有的位置。
发射电子的数量和发射速度由光的特性和物质属性决定。
该效应是量子物理学的重要基础之一，因为它表明电子在某种程度上是离散的数量级，而不是连续的。
光的波动特性导致了这一现象，因为它使光和电子之间发生相互作用，以便能量传递。
二、光电效应的应用1、太阳能电池板太阳能电池板采用光电效应把阳光转化成电能。
将太阳光直接转化操作电力需要用到银和钴等元素制造太阳电池板，光子通过敲打光伏材料上的电子，使其从物质中挣脱出来，从而产生电子对。
通过采用不同类型的太阳能电池，可以生成不同种类的电力，从而形成向电网输送电力。
2、荧光屏和LED荧光屏和LED也是光电效应的常见应用。
荧光屏通过给某些元素提供足够的能量来激发发出光，并通过这种事件来产生图像。
在LED中，电子和空穴被注入到导体中，当它们相遇时，它们会释放出能量，进而发出光。
这证明了光电效应可以被用来激发物质，并产生光辐射和图像。
3、X射线在放射医学、物质测试和成像技术中， X射线也是光电效应的常见应用之一。
X光通过光电效应可以激发重元素的电子，因此是发现难以观察或诊断的事物的有用工具。
而在科学界， X光越来越被用作观测原子结构和晶体成分的有力工具。
4、激光器激光器无疑也是光电效应的重要应用领域之一。
激光器工作的基础原理之一就是光电效应。
在激光器中，电子通过受到外界激发的作用发射出光子，通过光子的叠加，能达到非常强的光束。
激光器广泛应用于切割、玻璃加工、照射、测量、分析等多种领域。
【大学物理实验】霍尔效应与应用讲义
【⼤学物理实验】霍尔效应与应⽤讲义霍尔效应与应⽤1879年，年仅24岁的霍尔在导师罗兰教授的⽀持下，设计了⼀个根据运动载流⼦在外磁场中的偏转来确定在导体或半导体中占主导地位的载流⼦类型的实验，霍尔的发现在当时震动了科学界，这种效应被称为霍尔效应。
通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流⼦浓度、载流⼦迁移率等主要参数。
通过测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出半导体材科的杂质电离能和材料的禁带宽度。
如今常规霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要⼿段，利⽤该效应制成的霍尔器件已⼴泛⽤于⾮电量的电测量、⾃动控制和信息处理等各个研究领域。
该实验要求学⽣了解霍尔效应的基本原理、霍尔元件的基本结构，测试霍尔元件特性的⽅法，并对测量结果给出正确分析和结论。
⿎励学⽣运⽤霍尔效应的基本原理和霍尔元件的特性，设计⼀些测量磁场，或各种⾮磁性和⾮电性物理量的测量的实验⽅案，例如：磁场分布、位置、位移、⾓度、⾓速度等。
让学⽣更好的运⽤霍尔效应来解决⼀些实际问题。
⼀、预备问题1．霍尔效应在基础研究和应⽤研究⽅⾯有什么价值？2．如何利⽤实验室提供的仪器测量半导体材料的霍尔系数？3．怎样判断霍尔元件载流⼦的类型，计算载流⼦的浓度和迁移速率？4．伴随霍尔效应有那些副效应？如何消除？5．如何利⽤霍尔效应和元件测量磁场？6．如何利⽤霍尔元件进⾏⾮电磁的物理量的测量？7．若磁场的法线不恰好与霍尔元件⽚的法线⼀致，对测量结果会有何影响？如何⽤实验的⽅法判断B与元件法线是否⼀致？8．能否⽤霍尔元件⽚测量交变磁场？⼆、引⾔霍尔效应发现⼀百多年来，在基础和应⽤研究范围不断扩展壮⼤，反常霍尔效应、整数霍尔效应、分数霍尔效应、⾃旋霍尔效应和轨道霍尔效应等相继被发现，并构成了⼀个庞⼤的霍尔效应家族。
1985年克利青、多尔达和派波尔因发现整数量⼦霍尔效应，荣获诺贝尔奖；1998年诺贝尔物学理奖授予苏克林、施特默和崔琦，以表彰他们发现了分数量⼦霍尔效应。
大学物理霍尔效应及其应用
大学物理霍尔效应及其应用1、若磁场B的方向不与霍尔元件表面垂直，对实验结果有何影响？测得霍尔电压会减小，因为霍尔电压与垂直霍尔元件的磁感应强度分量成正比，若磁场方向不垂直于霍尔元件，会使所加有效磁场为预设磁场的垂直分量，从而使结果较实际值偏小。
2、霍尔元件的工作电流是否可以用交流电？此时的霍尔电压会怎样变化？不可以，霍尔电压的正负与工作电流的流向有关，交流电电流方向不停改变，会导致霍尔电压时正时负，无法测量。
3、本实验中怎样消除负效应的影响？还有什么实验中采用类似方法去消除系统误差？通过对称测量法消除，改变工作电流和磁场的方向记录相应正负四组组合所产生的霍尔电压，对其按公式求代数平均值从而可以消除大部分负效应，在旋光仪和分光计实验中记录角度时左右两次读数求平均来消除仪器的偏心误差。
【实验原理及公式】810H H s V dR I B=⨯ 【实验内容及步骤】1．正确连接电路，经老师检验正确后方可进行试验。
2．测绘H s V I -曲线：0.600A M I =I s （mA ） V 1（mV ）V 2（mV ）V 3（mV ）V 4（mV ）V H （mV ）++s B I ， +s B I -， s B I -，-+s B I ，-1.00 1.503．测绘H M V I -曲线： 3.00mA s I =4．测V AC （即V σ）：取 2.00mA s I =，B =0（I M 断开），测得：V σ= mV5．已知：d =0.5mm ，b =4mm ，l =3mm ，B= KGS/A= GS/A （从仪器上读出）【数据处理】（要求写出计算过程） 1．810H H s V dR I B=⨯= = cm 3/C 样品的导电类型为： 型 2．1H n R e== = cm -3 =s I lV bdσσ= = S/m =H R μσ= = T -1。
物理效应定律大全及解释
物理效应定律大全及解释在自然界中，存在着许多不同的物理效应定律，这些定律是描述物理现象和规律的基础。
通过研究这些定律，我们可以更好地理解宇宙的运行规律和各种现象的产生原因。
以下将介绍一些常见的物理效应定律及其解释。
1. 费曼定律费曼定律是由物理学家理查德·费曼提出的，它指出“你不了解某个东西，直到你尝试解释它给别人听”。
这个定律强调了沟通与理解的重要性，通过将复杂的物理概念简化为可被他人理解的形式，我们加深了自己对知识的理解，并提高了与他人交流的效果。
2. 狄拉克方程狄拉克方程是描述物质粒子行为的基本定律之一，它将薛定谔方程与相对论结合起来，描述了自旋为1/2的费米子。
狄拉克方程的提出开启了量子场论的发展进程，深刻影响了现代物理学的发展。
3. 磁场对电流的作用安培定律指出了磁场对电流的作用规律，即电流在外磁场中会受到磁力的作用，导致电流产生受力或受扭矩的效应。
这一定律在电磁学和电力工程中具有重要的应用，例如电动机、电磁感应等方面。
4. 约瑟夫森效应约瑟夫森效应是描述固体物质中电阻随温度的变化规律的定律，即当温度降低时，固体的电阻会急剧下降直至消失。
这一效应在超导体的研究中具有重要意义，也为低温物理学和超导体技术的发展提供了重要启示。
5. 光的干涉与衍射光的干涉与衍射是描述光波在传播过程中产生干涉和衍射现象的定律。
这些现象是光学中的基础理论，通过对光波的干涉和衍射现象的研究，我们可以揭示光的波动性质，并应用于光学仪器的设计与制造中。
6. 流体静力学流体静力学是研究流体静止状态下的力学性质的学科，根据推导出的数学方程和定律，可以描述流体受力平衡的情况。
流体静力学在水力学、气象学等领域有广泛应用，帮助我们理解大气、海洋和水力系统等自然现象。
结语物理效应定律的研究对于推动科学技术的发展和人类文明的进步起着重要作用。
通过了解这些定律，我们可以更好地理解自然界的规律，拓展科学知识的边界，为人类社会的发展贡献力量。
物理学与现代高科技
主要内容
一、物理效应及其技术应用 二、几个主要的物理技术系统 三、物理学与现代高新技术 四、物理学与高科技发展的典型案例 五、物理学与高科技发展的回顾与展望
一、物理效应及其技术应用
1、光电效应
光照射到某些物质上，引起物 质的电性质发生变化，也就是 光能量转换成电能。这类光致 电变的现象被人们统称为光电 效应（Photoelectric effect）。
Edwin Hall（1855～1938）
霍尔效应原理
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，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也 被叫做霍尔电势差。
一、物理效应及其技术应用
4、 磁电效应
巨磁阻效应GMR （Giant Magneto Resistance） 所谓巨磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场 作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。
其余的到达地球表面， 其功率为8×105亿kW， 太阳每秒钟照射到地球 上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。
太阳能电池：对光有响应并能将光能转换成 电力的器件，如硅、砷化镓等
原理：光→硅原子→电子跃迁→电位差→电流
氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一 种举足轻重的二次能源。
其主要优点有： 燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽
物理学与高新技术群体的关系
物理学的发展，促进了技术的发展，引 发了一次又一次的产业革命。现代物理学更 是成为高新科技的基础。
例1、物理学与能源技术
能源危机 （1）太阳能 （2）氢能 （3）原子能
（4）水能
太阳能电池
都与太阳能有密切关系
能源类型 一次能源 二次能源 可再生能源 非再生能源
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
当光由光密媒质向光疏媒质入射，入射角１ 大于临界角Ｃ时，便会发生全反射，界面将能 量全部反回第一种媒质，但这并不是说第二种媒 质中没有光波电磁场。
利用电磁场理论，可以得到，当入射角大于临界角时， 第二种媒质中的电场分量为： Ez＝E0 exp[-(2π/λ) • √n12sin2θi－n22z]exp[-i ω •(t－xsinθi /υ1)]
• Z＝λ/2π√ (n1 sinθi)2－n22
图６－１光全反射
在 处振幅下降为界面处的１/ｅ，ｚ为穿透深度。
2
光导纤维内的全反射
光的全反射现象用来制造 光纤，用两种折射率不同的玻 璃拉成同轴电缆似的细细的光 导纤维丝。如图６－2所示， 中心折射率大，外层折射率小， 图左表朋了折射率的径向变化。 由于全反射，光线经受不断反 射向前传播。将大量光纤集成 一束（光缆），既可以传送图 象，也可以传送声音。因为光 纤有信息传输容量大，又可避 免电磁干扰等特点，促使各国 近年来不借耗资发展光纤通讯。
光纤探针所到处的全反射受到抑
制，有光隧穿进入光纤的光可由
光电探测器检测。图６－5表明
激 激光光光束隧打道在显样微品镜表的面示，意形方成块消图逝，图６－５光隧道显微镜示意图
场 在压，电陶瓷扫描控制系统的控制下，让光纤探头对消逝场作等场强
（等幅面）扫描，根据光电倍增管反馈回的信号，在扫描Ｘ，Ｙ时。
调节探针的高度Ｚ，使光电倍增管的信号在扫描中保持在一个给定的
图６－２ 光导纤维
光纤除用于通讯外，还可以制作各 种光纤传感器及各种特殊器件，如 光纤陀螺等。
3
• 现在，回到图6-1(a) 若在第二种媒 质(如空气中)，象图6-1(a) 那样，
光通过折射率为n1的介质发生 全反射，在距离介质n1和n2界面很 近处，放一折射率为 n 3 的棱镜（n 3 > n 2，或等于 n 1，这时会发现，只 要间隔足够小(小于穿透深度），媒 质n1中的全反射会受到抑制，光线 将能穿越n2进入媒质n3 区，这现象 称为光学隧道效应。
它与电子穿透势垒的隧道效应类似， 是光的波动性必然结果。
• 光学隧道效应可目来实现光信号 的耦合，它在集成光学、光纤技术 中十分有用。图6-3（b）表明光信 号向光波导薄膜的耦合。
图６－３光学隧道效应
4
• 图6-4明两条光纤通过光学隧道效
应实现耦会构成迈克逊干涉仪式的 光纤通讯系统。图中光耦合器是通 过烧融或磨合将两根光纤的一部分 靠得很近，在此，可以由光学隧道 效应实现耦合。
由光电探测器接收，即ｂ，ｃ两段的光程差决定了光电探测器的信号
强度。现在若把录音机或收音机输出的音频信号电压加到压电陶瓷上，
电信号就变成了压电陶瓷的机械振动，引起ｃ段光程，即ｂ、ｃ两段
的光程差发生变化，使音频信号载于光波之上，光探测器接收的干涉
信号也就随音频而变化。再把这信号放大推动扬声器，便完成了声音
•１代表光波在第一种媒质中传播的速度
1
•上式描绘了一个振幅随ｚ的增加 而衰减，等相面以速度 １／sin１ 沿Ｘ轴传播的非均匀波－－消逝 波。如图６－1（a）所示，
等幅面是平行界面ｚ＝常数的面
等相面是垂直界面Ｘ＝常数的面
•如果界面有极微小的起伏，如图 ６－1（b）所示，则等幅面也跟 随着起伏，表面的形貌信息便反 映到等幅面形状上了。依上式可 知，
•光纤耦合器起到迈克逊干涉仪中分束 器的作用，在这里实现分光和合光，
•其中一根光纤缠绕在圆柱形压电陶瓷 上、压电陶瓷的径向伸缩可改变光纤 的长度，相当迈克逊干涉仪中反射镜 的移动，起到了改变光程的作用。
图６－４光耦合与光通讯
•从光源传入光纤ａ段的光，在耦合器一分为二，一路沿ｂ，一路沿C，
这两路光在光纤端面被反射，这两路反射光经耦合器合光进入ｄ段，
•各向同性的透明材料，在压力或
拉力作用下好似成了负的或正的
单轴晶体，光轴处于应力方位，
诱导出的双折射效应正比于应力。
图6－6 弹光效应
如图6－６（a）所示，将试样放在两个光轴互相垂直的偏振片之间，
自然光通过偏振片１成为偏振光照射在试样上，当对试样加压，在
偏振片２之后便可观察到彩色干涉条纹。这是光一非常
光）的光振动和垂直主截面（o光一寻常光）的光振动的传播速度，
或试样对二者表现的折射率不同,e光、o 光折射率之差与压强P的关
系为： ｎｅ－ｎ０＝ＫＰ 式中K为比例系数。
7
弹光效应
•压强造成试样内部的应力，应力的存在，改变了材料的光学性质。 不是所有物质都有明显的弹光效应，环氧树脂，玻璃，赛璐璐等 为弹光敏感物质。 • 弹光效应提供了研究机械零件，建筑构件内部应力分布的一个 有力方法，在材料力学测试领域构成了光弹技术，实现这种技术 的方法是用环氧树脂仿照实物制作一个缩小的模型，按实际运行 中受力情况对模型施加外力，象图６－６(b)那样将模型置于两个 光轴互相垂直的偏振片之间，通过偏振片2就可观察到如图６－６ (C) 所示的干涉条纹，偏光干涉条纹的分布反映了试样中应力的分 布。条纹密集的地方应力大，稀疏之处应力小 ，依此可对应力分 布作定性了解，随着光弹技术与激光技术的结合，采用激光作光 源发展出基于二次曝光的全息光弹技术，使光弹技术更趋完美。 • 有些材料如玻璃，由于加工制造，内部会存在内应力，纵使不 施加外力力，也能观察到偏光干涉条纹，因此弹光效应也可用来 检查玻璃器件（如透镜）中是否存主内应力。
值，提取Ｘ、Ｙ位置对应的Ｚ，经图象处理和显示系统就可看到样品
表面的形貌图象。
6
第二节 弹 光 效 应
•1816年Sir Davld Brewstet 发现透 明的各向同性物质会由于应力而 出现光学各向异性，原来不具双 折射的各向同性物质表露出力致 双折射的现象，称为弹光效应 （photoclasticity）。
从光纤的一端到另一端的传递。
5
• 光纤器件有体积小、重量轻、
宽频带、容量大等优点，正在军
事和高新技术中越来越受到重视。
新近，利用光隧道效应原理发展
了一种探侧表面形貌的激光光隧
道显微镜。由图６－１（ｂ）可
见，消逝波的等幅面包含表面形
貌信息，用一根光导纤维做成的
探针，扫描等幅面，就可得知表
面“地形”，因为光隧道效应，