Реферат: Сверхпроводимость 2

2. Достаточно сильное магнитное поле при данной температуре разрушает сверхпроводящее состояние вещества. При действии на сверхпроводник магнитного поля температура Тс снижается.Магнитное поле с напряженностью Нс,которое при данной температуре вызывает переход в-ва из сверхпроводящего состояния в нормальное,называется критическим полем.

Т.о.,металл можно перевести из сверхпроводящего состояния,воздействуя на сверхпроводник магнитным полем.Тем не менее,был обнаружен класс веществ,

сохраняющих свойство сверхпроводимости в мощных магнитных полях

и при сильных токах.

Изотермические свойства.

Переход вещества в сверхпроводящее состояние сопровождается изменением его тепловых свойств.

??????????? ???????????? ?????????? ???????? ? ?????????? ??????????? ??????? ?? ????????? ?????? ?_e ~?. ? ???????????????? ? ?? ????????????????? ??????.

где а и b – постоянные,не зависящие от температуры величины.

Рис.3

Скачек теплоемкости

Изотермический переход из сверхпроводящего состояния в нормальное связан со скачкообразным изменением теплопроводности и теплоемкости.

Это универсальное свойство сверхпроводников.Различают теплопроводность,

связанную с движением электронов , и тепловой поток в решетке кристалла.

Коэффициент теплопроводности х можно представить в виде суммы

?=?_эл +?_реш .????????? ???????????? ?????????? ?????????(????????? ???????,???????,?????? ?????????).?????????????? ??????????? ???????????????? ?_эл ??????????? ?? ???????

Изотопический эффект.

В 1950 г. Максвелл ,Рейндолс при исследовании ртути открыли ,что сверхпроводимость возникает при взаимодействии электронов с решеткой кристалла.Электроны проводимости движутся в сверхпроводнике беспрепятственно-без “трения” об узлы кристаллической решетки.

В сверхпроводниках возникает взаимное притяжение электронов с образованием электронных пар.

Рис.4

Электрон проводимости е притягивает к себе ион I кристаллической решетки,смещая его из положения равновесия.При этом изменяется электрическое поле в кристалле- ион I создает электрическое поле,

действующее на электроны проводимости,в том числе и на электрон e₁

Взаимодействие е₁ и е₂ осуществляется с помощью кристаллической решетки.

Смещение иона под действием электрона приводит к тому ,что электрон оказывается окруженным “облаком” положительного заряда, превышающего собственный отрицательный заряд электрона.Электрон вместе с этим “облаком”имеет суммарный положительный заряд и притягивается к другому электрону.

Интересно,что именно взаимодействие электронов с решеткой кристалла ответственно за появление сопротивления . При определенных условиях оно приводит к его отсутствию,т.е эффекту сверхпроводимости .Так было

расскрыто объяснение сверхпроводимости.

В 1957 г. Бардином,Купером,Шриффером была построена теория сверхпроводящего состояния.

Квантовая основа.

1.В квантовой теории металлов притяжение между электронами ( обмен фононами)связывается с возникновением элементарных возбуждений решетки.

Электрон,движущийся в кристалле и взаимодействующий с другим электроном посредством решетки,переводит ее в возбужденное состояние.При переходе решетки в основное состояние излучается квант энергии звуковой частоты- фонон,который поглащается другим электроном.Притяжение между электронами можно представить как обмен электронов фононами,причем притяжение наиболее эффективно,если импульсы взаимодействующих электронов антипараллельны.

2.Возникновение сверхпроводящего состояния вещества связано с возможностью образования в металле связанных пар электронов.Проявление сил притяжения можно представить.В результате деформации решетки электрон оказываеся окруженным “облаком “положительного заряда, притягивающегося к электрону. Тогда такой электрон вместе с окружающим его облаком представляет собой положительно заряженную систему,

которая будет притягиваться к другому электрону.

При высоких температурах достаточно сильное интенсивное тепловое движение отбрасывает частицы друг от друга,размывает ионную “шубу“, что фактически уменьшает силы притяжения.При низких же температурах силы притяжения играют очень важную роль.

Возникновение межэлектронного притяжения не противоречит законам физики.Два электрона, несомненно, отталкиваются друг от друга ,если находятся в пустоте.

В среде же сила их взаимодействия равна

(ε-диэлектрическая проницаемость среды).Если среда такова ,что ε <0, то одноименные заряды (в данном случае электроны) будут притягиваться.

??????????????? ??????? ? ???????? ??? ?????? , ??????? ?????? ????????????? ??????????????? ????????????? ? ???????????????.

3.Расстояние между электронами пары равно:

где h-постоянная Планка,u_F -скорость электрона на уровне Ферми ,