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2024-11-19 05:32本頁(yè)面
【正文】 過(guò)足夠強(qiáng)的電流也會(huì)破壞超導(dǎo)電性, 導(dǎo)致破壞超導(dǎo)電性所需要的電流稱作臨界電流Ic(T)。 臨界電流隨溫度變化的關(guān)系有：,其中Ic0是絕對(duì)零度時(shí)的臨界電流。,超導(dǎo)與溫度、電流密度和磁場(chǎng)的關(guān)系,第八頁(yè)，共七十一頁(yè)。超導(dǎo)體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B總是等于零，即，金屬在超導(dǎo)電狀態(tài)的磁化率為：,僅從超導(dǎo)體的零電阻現(xiàn)象出發(fā)得不到邁斯納效應(yīng)，同樣用邁斯納效應(yīng)也不能描述零電阻現(xiàn)象，因此，邁斯納效應(yīng)和零電阻性質(zhì)是超導(dǎo)態(tài)的兩個(gè)獨(dú)立的基本屬性，衡量一種材料是否具有超導(dǎo)電性必須看是否同時(shí)具有零電阻和邁斯納效應(yīng)。,第十頁(yè)，共七十一頁(yè)。,超導(dǎo)基本理論,* 二流體模型 * 倫敦方程 * 金茲堡朗道方程 * BCS 理論 參考《固體物理》，黃昆，韓汝琦 著,第十二頁(yè)，共七十一頁(yè)。 (2) 正常電子的性質(zhì)與正常金屬自由電子氣體相同，受到振動(dòng)晶格的散射而產(chǎn)生電阻，對(duì)熵有貢獻(xiàn)。,(3) 超流電子處在一種凝聚狀態(tài)，即某一低能態(tài)，所以超導(dǎo)態(tài)是比正常態(tài)更加有序的狀態(tài)。超導(dǎo)態(tài)的電子不受晶格散射，所以超流電子對(duì)熵沒(méi)有貢獻(xiàn)。 從這個(gè)模型出發(fā)可以解釋許多超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如超導(dǎo)轉(zhuǎn)變時(shí)電子比熱的“λ”型躍變等。,第十四頁(yè)，共七十一頁(yè)。,1935年，倫敦兄弟在二流體模型的基礎(chǔ)上，提出兩個(gè)描述超導(dǎo)電流與電磁場(chǎng)關(guān)系方程，與麥克斯韋方程一起構(gòu)成了超導(dǎo)體的電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。,超導(dǎo)體內(nèi)，表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度以指數(shù)形式迅速衰減為零。,第十六頁(yè)，共七十一頁(yè)。),第十七頁(yè)，共七十一頁(yè)。?為弛豫時(shí)間，也是電子兩次碰撞間的時(shí)間,歐姆定律,對(duì)于超導(dǎo)體，超導(dǎo)電子的弛豫時(shí)間趨于無(wú)窮,第十八頁(yè)，共七十一頁(yè)。,倫敦第二方程的提出,麥克斯韋方程,倫敦第一方程,常數(shù),這里?。?倫敦第二方程,第二十頁(yè)，共七十一頁(yè)。,第二十一頁(yè)，共七十一頁(yè)。,這是因?yàn)槌瑢?dǎo)電子數(shù)隨溫度降低而增加。,實(shí)驗(yàn)表明：處于外磁場(chǎng)中的超導(dǎo)體內(nèi)并不是完全沒(méi)有磁場(chǎng)，實(shí)際上外磁場(chǎng)可以穿透到超導(dǎo)體表面附近很薄的一層。,第二十三頁(yè)，共七十一頁(yè)。,1950年，京茨堡和朗道在二級(jí)相變理論的基礎(chǔ)上提出了超導(dǎo)電性的唯象理論，簡(jiǎn)稱GL理論。 ｜ψ｜2 代表超導(dǎo)電子密度。 η＝0時(shí)為完全無(wú)序，η＝1時(shí)為完全有序。,二級(jí)相變理論的基礎(chǔ)：三個(gè)基本假設(shè),對(duì)于第一點(diǎn)假設(shè)， GL引進(jìn)一個(gè)有序參量,其物理意義是,ns是超導(dǎo)電子密度,表示超導(dǎo)電子的波函數(shù),當(dāng),時(shí),第二十六頁(yè)，共七十一頁(yè)。,對(duì)于第三點(diǎn)假設(shè)， GL假定：,第二十七頁(yè)，共七十一頁(yè)。從量子力學(xué)知道梯度項(xiàng)將貢獻(xiàn)于電子的動(dòng)能密度。,如何得到GL方程？,將,分別對(duì),和A求極值，由常規(guī)的變分可得：,GLI,GLII,（詳細(xì)推導(dǎo)過(guò)程請(qǐng)參考李正中《固體理論》P212）,原則上，由GLI, GLII和Maxwell方程可以解出在任何磁場(chǎng)下的超導(dǎo)體內(nèi)部的,以及,然而，迄今對(duì)這個(gè)方程尚未找到嚴(yán)格解。,可以得到GL近似解的情況,第三十頁(yè)，共七十一頁(yè)。,對(duì)GL方程的討論：唯象的GL方程形同于微觀的Schrodinger方程,第三十二頁(yè)，共七十一頁(yè)。,對(duì)GL方程的討論：相干長(zhǎng)度的概念,第三十四頁(yè)，共七十一頁(yè)。,對(duì)GL方程的討論：由 GL方程得到磁通量子化,第三十六頁(yè)，共七十一頁(yè)。,對(duì)GL方程的討論：由 GL方程得到磁通量子化,第三十八頁(yè)，共七十一頁(yè)。 20世紀(jì)50年代初，同位素效應(yīng)、超導(dǎo)能隙等關(guān)鍵性的發(fā)現(xiàn)提供了揭開超導(dǎo)電性之謎的線索。巴丁、里昂施里弗提出BCS理論后。,傳統(tǒng)超導(dǎo)體的微觀機(jī)制 BCS理論,第三十九頁(yè)，共七十一頁(yè)。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后得到原子質(zhì)量M和臨界溫度Tc的簡(jiǎn)單關(guān)系：,這種轉(zhuǎn)變溫度Tc依賴于同位素質(zhì)量M的現(xiàn)象就是同位素效應(yīng)。,第四十頁(yè)，共七十一頁(yè)。 描述晶格振動(dòng)的能量子稱之為聲子，即，同位素效應(yīng)指出：電子聲子的相互作用與超導(dǎo)電性有密切關(guān)系。 常溫下導(dǎo)電性不好的材料，在低溫卻有可能成為超導(dǎo)體。 弗洛里希（Frohlih）提出：電子—聲子相互作用是高溫下引起電阻的原因，而在低溫下導(dǎo)致超導(dǎo)電性。
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