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本章共 3讲
第五篇 量子现象和量子规律
第 18章 量子力学应用简介
§ 18.3 宏观量子现象 超导和超流（了解）
录象,6—19 超导 （上、下） 55分钟
超导 （上） 25分钟 超导现象及应用
超导 （下） 30分钟 超导原理
一,超导电性的基本现象
１, 零电阻现象
实验现象
可持续上万年
态
临界条件,
cT
cH
临界温度
临界磁场
临界电流
cI
２, 完全抗磁性（迈斯纳效应）
超导体内 0?B?
理想导体 内部不存在电阻
其中磁通量不变
超导体
内部不存在电阻
其中磁通量为零
与零电阻现象彼此独立 注意,
实验现象
磁棒
超导态铅
浸入液氦
超导态的基本特征,完全导电，完全抗磁
超导电本质？
实验现象比较
导
二, BCS理论
巴丁（ J,Bardeen)
库柏（ L,Cooper)
施瑞弗（ R,Schrieffer)
1972年诺贝尔物理奖
巴丁（中）、库柏（右）,
和施里弗（ 1974年）
巴丁的科学成就,
?1956年，因发明晶体管，与肖
克莱、布拉顿 共获诺贝尔物理奖。
?1972年，因低温超导理论，与
库柏,施瑞弗共获诺贝尔物理奖。
?1991年去世 82岁
实验基础,
?正常态 超导态，电子比热跃变
?临界温度与同位素质量有关
超导电性来自电子与晶格（振动）间的相互作用
物理模型,
库柏电子对,（动量等大反向，自旋相反）
电子 声子 电子
（格波）
形成相互吸引束缚态
外电场中，电子对获得相同动量，高度有序运动。
电子对动量守恒,若一个电子受晶格散射动量改变，
另一个发生相反动量改变，散射不影响电子对整体
运动 ——电阻为零。
“传球”：一对的作用，集体效应。
“单个前进有电阻，结伴成行才超导”
三,高温超导简介
四项判断准则,
1,必须在一个确定的温度实现零电阻转变
2,在零电阻转变温度附近必须观察到完全抗磁性
3,现象稳定且能再现
4,现象能被其它实验室重复和验证
1986年 7月：瑞士 · 米勒、贝德诺茨发表第一篇论文
镧钡铜氧化物 获诺贝尔奖K35:
cT
1988年～ 高温超导热
高温超导体,
氧化物 超导体 （钇钡同氧体等 70余种）
目前最高 为 125K
理论尚未成熟
)K77( ?cT液氮温区
cT
应用,超导核磁共振断层成象
超导量子干涉器件（测生物磁场）
超导红外探测，超导磁悬浮列车 …,.,
四、宏观量子效应
（低温下，量子现象在宏观尺度上显示）
1,磁通量子化
cTT ?
磁场完全被排除于超导体之外，磁场穿过超导环
撤去磁场，超导环中冻结了磁通量
cTT ?
磁场穿过环体和环内
1）
穿过超导环的磁通量是量子化的,
?3,2,1?? nn om ??
Wb100 6 7 8 5.22 150 ???? eh?
2） 第二类超导体 混合态12 cc HHH ??
嵌有平行于外场方向的正常态细芯，其周围有涡
旋状超导电流，每条涡旋线的磁通量均为 0?
第 II类超导体的磁通格子
（ H垂直纸面向上）
参考读物,
3,自然杂志 98年第 5期
,电子时代的奠基人和两次诺贝尔奖的获得者 ——巴丁”
1,超导体 章立源 科学出版社 1992年
2,高温超导 解思深 湖南教育出版社 1993年
本章共 3讲
第五篇 量子现象和量子规律
第 18章 量子力学应用简介
§ 18.3 宏观量子现象 超导和超流（了解）
录象,6—19 超导 （上、下） 55分钟
超导 （上） 25分钟 超导现象及应用
超导 （下） 30分钟 超导原理
一,超导电性的基本现象
１, 零电阻现象
实验现象
可持续上万年
态
临界条件,
cT
cH
临界温度
临界磁场
临界电流
cI
２, 完全抗磁性（迈斯纳效应）
超导体内 0?B?
理想导体 内部不存在电阻
其中磁通量不变
超导体
内部不存在电阻
其中磁通量为零
与零电阻现象彼此独立 注意,
实验现象
磁棒
超导态铅
浸入液氦
超导态的基本特征,完全导电，完全抗磁
超导电本质？
实验现象比较
导
二, BCS理论
巴丁（ J,Bardeen)
库柏（ L,Cooper)
施瑞弗（ R,Schrieffer)
1972年诺贝尔物理奖
巴丁（中）、库柏（右）,
和施里弗（ 1974年）
巴丁的科学成就,
?1956年，因发明晶体管，与肖
克莱、布拉顿 共获诺贝尔物理奖。
?1972年，因低温超导理论，与
库柏,施瑞弗共获诺贝尔物理奖。
?1991年去世 82岁
实验基础,
?正常态 超导态，电子比热跃变
?临界温度与同位素质量有关
超导电性来自电子与晶格（振动）间的相互作用
物理模型,
库柏电子对,（动量等大反向，自旋相反）
电子 声子 电子
（格波）
形成相互吸引束缚态
外电场中，电子对获得相同动量，高度有序运动。
电子对动量守恒,若一个电子受晶格散射动量改变，
另一个发生相反动量改变，散射不影响电子对整体
运动 ——电阻为零。
“传球”：一对的作用，集体效应。
“单个前进有电阻，结伴成行才超导”
三,高温超导简介
四项判断准则,
1,必须在一个确定的温度实现零电阻转变
2,在零电阻转变温度附近必须观察到完全抗磁性
3,现象稳定且能再现
4,现象能被其它实验室重复和验证
1986年 7月：瑞士 · 米勒、贝德诺茨发表第一篇论文
镧钡铜氧化物 获诺贝尔奖K35:
cT
1988年～ 高温超导热
高温超导体,
氧化物 超导体 （钇钡同氧体等 70余种）
目前最高 为 125K
理论尚未成熟
)K77( ?cT液氮温区
cT
应用,超导核磁共振断层成象
超导量子干涉器件（测生物磁场）
超导红外探测，超导磁悬浮列车 …,.,
四、宏观量子效应
（低温下，量子现象在宏观尺度上显示）
1,磁通量子化
cTT ?
磁场完全被排除于超导体之外，磁场穿过超导环
撤去磁场，超导环中冻结了磁通量
cTT ?
磁场穿过环体和环内
1）
穿过超导环的磁通量是量子化的,
?3,2,1?? nn om ??
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2） 第二类超导体 混合态12 cc HHH ??
嵌有平行于外场方向的正常态细芯，其周围有涡
旋状超导电流，每条涡旋线的磁通量均为 0?
第 II类超导体的磁通格子
（ H垂直纸面向上）
参考读物,
3,自然杂志 98年第 5期
,电子时代的奠基人和两次诺贝尔奖的获得者 ——巴丁”
1,超导体 章立源 科学出版社 1992年
2,高温超导 解思深 湖南教育出版社 1993年
