2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：超導(dǎo)電性的應(yīng)用

超導(dǎo)電性的應(yīng)用

1、用超導(dǎo)材料制造電纜可實(shí)現(xiàn)無損耗輸電。2、用超導(dǎo)材料制造電機(jī)，可以大大提高效率。3、用超導(dǎo)線圈制造電磁體可以得到很強(qiáng)的磁場(chǎng)，可應(yīng)用于受控核聚變、高能加速器、磁流體發(fā)電、磁懸浮列車、核磁共振成像裝置等。磁懸浮列車超導(dǎo)電性的應(yīng)用

格波

電子在離子晶格間運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子密度有起伏，當(dāng)電子在某處集中時(shí)，會(huì)對(duì)附近的離子晶格產(chǎn)生吸引，從而使離子產(chǎn)生振動(dòng)，并以波的形式在點(diǎn)陣中傳播，這種波稱為格波。

聲子

格波是量子化的，其量子稱為聲子。形成格波的過程相當(dāng)于電子發(fā)射出一個(gè)聲子。

庫(kù)珀對(duì)

傳播著的正電荷區(qū)又可以吸引另一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的電子，相當(dāng)于電子吸引了聲子，兩個(gè)電子通過交換聲子產(chǎn)生了間接的吸引作用。對(duì)于某些材料，在一定的低溫條件下，交換聲子的兩個(gè)電子可以束縛在一起形成一個(gè)電子對(duì)，稱為庫(kù)珀對(duì)。電子A聲子

電子B電子A電子B（聲子）BCS理論

處在超導(dǎo)態(tài)的電子，不是單獨(dú)一個(gè)個(gè)存在的，而是配成庫(kù)珀對(duì)存在的，配對(duì)的電子，其自旋方向相反，動(dòng)量的大小相等而方向相反，總動(dòng)量為零。庫(kù)珀對(duì)作為整體與晶格作用，因此一個(gè)電子若從晶體得到動(dòng)量，則另一個(gè)電子必失去動(dòng)量，作為整體，不與晶格交換動(dòng)量，也不交換能量，能自由地通過晶格，因此沒有電阻。

當(dāng)溫度大于臨界溫度時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使庫(kù)珀對(duì)分散為正常電子，超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)。

當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界強(qiáng)度時(shí)，磁能密度等于庫(kù)珀對(duì)的結(jié)合能密度，所有庫(kù)珀對(duì)都獲得能量而被撤散，超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)。C60是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的空心大分子，外形酷似足球。

固態(tài)C60類似于GaAs的半導(dǎo)體，在其中摻入堿金屬，它將轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體。

有科學(xué)家預(yù)言，如能制成C540，它將可能成為室溫超導(dǎo)體。C60的示意圖碳60分子（C60）團(tuán)簇介觀物理研究尺度介于原子分子與固體液體之間物態(tài)的學(xué)科團(tuán)簇

一定的原子、分子或離子組成的空間尺度0.1–10mm，相對(duì)穩(wěn)定的集體。納米材料表面效應(yīng)尺度在1-100nm的微?；蛴芍庸こ傻墓腆w材料尺度越小，表面原子所占比例越大，表面活性越高小尺寸效應(yīng)微粒尺度小到一定程度表現(xiàn)出的效應(yīng)：?jiǎn)适Т判浴⒎瓷渎式档?、陶瓷材料韌性增加等量子效應(yīng)微粒尺寸小于幾十納米時(shí)，能帶變窄，還原成獨(dú)立能級(jí)而產(chǎn)生的現(xiàn)象

納米材料在微電子器件、機(jī)械工程、動(dòng)力工程、生物醫(yī)藥方面都有廣泛的應(yīng)用，有十分廣泛的應(yīng)用前景。ATP酶（分子馬達(dá)）STM排列原子

可見由普朗克公式可以推導(dǎo)出斯特藩-玻爾茲曼定律。

為了求出最大輻射值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，可以由普朗克公式得到

滿足：經(jīng)整理得到令有這個(gè)方程通過迭代法解得即可見由普朗克公式可推導(dǎo)得