Bài giảng Vật lý điện từ - Bài 8: Chất rắn tinh thể và siêu dẫn

Bài giảng Vật lý điện từ - Bài 8: Chất rắn tinh thể và siêu dẫn. Bài này cung cấp cho học viên những nội dung về: chất rắn tinh thể; siêu dẫn; tính chất đặc biệt của siêu dẫn;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý điện từ - Bài 8: Chất rắn tinh thể và siêu dẫn Bộ môn Vật lý BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐIỆN TỪ Bài 8 CHẤT RẮN TINH THỂ & SIÊU DẪN NỘI DUNG I – Chất rắn tinh thể II – Siêu dẫn I – CHẤT RẮN TINH THỂ 1 – Phân loại chất rắn Chất rắn Kết tinh Vô định hình • Có cấu trúc tinh • Không có cấu trúc thể. tinh thể. • Có tính dị hướng, • Có tính đẳng nếu là đơn tinh thể. hướng. I – CHẤT RẮN TINH THỂ 1 – Phân loại chất rắn Thuyết vùng năng lượng I – CHẤT RẮN TINH THỂ 1 – Phân loại chất rắn Thuyết vùng năng lượng giải thích được tính dẫn điện, cách điện và bán dẫn. I – CHẤT RẮN TINH THỂ 2 – Phân bố Fermi – Dirac Xác suất để electron ở trạng thái có năng lượng E là: 1 f (E)   E  EF  exp   1  kT  EF là năng lượng của mức Fermi, mức năng lượng cao nhất của electron ở T = 0 (K). I – CHẤT RẮN TINH THỂ 2 – Phân bố Fermi – Dirac Đồ thị hàm phân bố: 1 f (E)   E  Ef  exp   1  kT  f(E) T=0 1 T>0 1/2 E EF I – CHẤT RẮN TINH THỂ Ví dụ 1: Tính xác suất để electron ở trạng thái có năng lượng E thấp hơn năng lượng Fermi 0,1eV ở nhiệt độ 800 K. Giải 1 Ta có: f (E)   0,81  81%  E  Ef  exp   1  kT  Với: E  E f  0,1eV 23 20 kT  1,38.10  800  1,10.10 J  0, 069eV I – CHẤT RẮN TINH THỂ Ví dụ 2: Tính xác suất để electron ở trạng thái có năng lượng E cao hơn năng lượng Fermi 0,1eV ở nhiệt độ 800 K. Giải 1 Ta có: f (E)   0,19  19%  E  Ef  exp   1  kT  Với: E  E f  0,1eV 23 20 kT  1,38.10  800  1,10.10 J  0, 069eV II – SIÊU DẪN (Superconductors) Khái niệm về siêu dẫn: Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở của một số chất độ ngột giảm về 0 khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn TC . II – SIÊU DẪN (Superconductors) Một số chất siêu dẫn: • Siêu sẫn là kim loại có nhiệt độ tới hạn TC thấp. • Siêu sẫn là gốm có nhiệt độ tới hạn TC cao. II – SIÊU DẪN (Superconductors) Tính chất đặc biệt của siêu dẫn: Có thể tạo ra dòng điện rất lớn chạy trong chất siêu dẫn mà không cầu có hiệu điện thế áp vào hai đầu vật siêu dẫn. U I R Dòng điện này có thể tồn tại trong siêu dẫn vài năm mà không bị suy giảm. II – SIÊU DẪN (Superconductors) Ứng dụng của siêu dẫn: Chế tạo nam châm siêu dẫn dùng trong y khoa (MRI – Magnetic Resonance Imaging) Chế tạo nam châm có từ trường cực mạnh dùng trong các máy gia tốc hạt, lò phản ứng nhiệt hạch; dùng tạo ra các đệm từ trường trong các tàu siêu tốc, ...