大学物理量子物理超导体.ppt

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1、物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 11 16 11 超导电性超导电性4.00 4.20 4.400.1500.1000.0500.000K/T)/(R一一 超导体的转变温度超导体的转变温度*cT：临界温度临界温度4.20K附附近近汞汞的的电电阻阻突突降降为为零零在在物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 11 16 11 超导电性超导电性几种超导材料的临界温度几种超导材料的临界温度 材材 料料 Tc / K 材材 料料 Tc / KZn 0.844Al 1.174Sn 3.72Hg 4.15P

2、b 7.201Nb 9.26NbN 14.7Nb3Ge 23.2La -Ba -Cu -O 35Y -Ba -Cu -O 80Bi Sr -Cu -O 110Tl -Ba Ca -Cu O 125HgBa2Ca2Cu3O8 134 物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 11 16 11 超导电性超导电性二二 超导体的主要特性超导体的主要特性1 零电阻率零电阻率当当 （临界电流）时，（临界电流）时，cc,IITT电导率电导率电阻率电阻率 ，02 临界磁场（能破坏超导态的外磁场的临界值）临界磁场（能破坏超导态的外磁场的临界值）2c0c)(1TTHH

3、0c,K0HHTTH)(cTH超导态超导态正常态正常态oCT临界磁场与温度关系临界磁场与温度关系物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 11 16 11 超导电性超导电性3 迈斯纳效应迈斯纳效应tSBtlEd)(dddd超导体内超导体内, 0E0d/dtBcHH外当当 时时, 0内H0HH超导体内超导体内 H = 0SNHI超导小球悬浮于超导小球悬浮于电流的磁场中电流的磁场中 在磁场中，超在磁场中，超导圆盘导圆盘悬浮悬浮起来起来 物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 11 16 11 超导电性超导

4、电性晶晶 体体 局局 部部 区区 域域 的的 畸畸 变变三三 超导电性的超导电性的 BCS 理论理论e晶体点阵晶体点阵正常位置正常位置晶体点阵晶体点阵畸变位置畸变位置 1957年美国物理学家巴丁、库珀、施里弗三人年美国物理学家巴丁、库珀、施里弗三人共同创立了近代超导微观理论，这就是常称的共同创立了近代超导微观理论，这就是常称的BCS理论理论 .物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 11 16 11 超导电性超导电性 声子声子：晶体中由点阵的振动产生畸变而传播：晶体中由点阵的振动产生畸变而传播的点阵波的能量子称声子的点阵波的能量子称声子 . 库珀

5、对库珀对：两个电子通过交换声子而耦合起来，：两个电子通过交换声子而耦合起来，成为束缚在一起的电子对称为库珀对成为束缚在一起的电子对称为库珀对 . 组成库珀对的两个电子之间的距离约为组成库珀对的两个电子之间的距离约为 ,自旋与动量均等值而相反，所以每一库珀对的动自旋与动量均等值而相反，所以每一库珀对的动量之和为零量之和为零 .m106 当当 时金属内的库珀对开始形成时金属内的库珀对开始形成, 这时这时所有的库珀对都以大小和方向均相同的动量运动所有的库珀对都以大小和方向均相同的动量运动,金属导体就具有了超导电性金属导体就具有了超导电性 . 库珀对的数量十分库珀对的数量十分巨大巨大 , 当它们向同一

6、方向运动时当它们向同一方向运动时, 就形成了超导就形成了超导电流电流 .cTT 物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）第十六章第十六章 量子物理量子物理* * 16 11 16 11 超导电性超导电性四四 超导的应用前景超导的应用前景 1 强磁场强磁场: 利用超导线圈做的电磁体用于回旋利用超导线圈做的电磁体用于回旋同步加速器同步加速器;超导发电机和电动机等超导发电机和电动机等.2 低损耗电能传输低损耗电能传输.3 磁悬浮列车车速可达磁悬浮列车车速可达550km / h. 4 4 超导电子器件超导电子器件: : 利用超导约瑟夫森结制成的利用超导约瑟夫森结制成的超导电子器件和超导量子干涉仪超导电子器件和超导量子干涉仪 . .