Hvad er Josephson-effekten, og hvor anvendes den?

Hej kære abonnenter og gæster på min kanal! Vi fortsætter med at studere den fantastiske fysikverden, og i dag vil jeg tale om Josephson-effekten såvel som på hvilke områder den (effekten) bruges aktivt. Så lad os komme i gang.

Essensen af ​​Josephson-effekten

I henhold til Josephson-effekten kan elektrisk strøm muligvis passere gennem den ultratynde isoleringsplade, der er placeret mellem superledere. Desuden er et par af sådanne kontakter i stand til at måle intensiteten af ​​magnetfeltet med ekstrem høj nøjagtighed.

Åbningseffekt

Så hvis vi overvejer teorien om superledningsevne Bardeen-Cooper-Schrieffer, så kan du finde en forklaring på, hvorfor grunden til ekstremt lave temperaturer den elektriske modstand i nogle materialer falder næsten til nul. Som et resultat er strømmen i sådanne afkølede stoffer i stand til at bevæge sig uden tab i lang tid.

Denne mekanisme er baseret på Cooper parring af elektroner, ifølge hvilken de parrede elektroner, hvis ryg er rettet modsat hinanden, ophører med at mærke i det mindste enhver modstand fra den ledende Onsdag.

I 1962 g. bachelor Brian Josephson kom op med en idé:

"Hvis du tager to superledere og forbinder dem gennem et dielektrisk lag, der kun er et par atomer tykke, vil en sådan" sandwich "udvise egenskaberne ved et enkelt system."

Og ifølge hans teori, i henhold til kvantemekanikens principper, vil Cooper-par let passere gennem barrieren for et dielektrikum, selv uden en ekstern spændingskilde.

Teorien om tilstedeværelsen af ​​denne slags strøm blev efterfølgende bekræftet eksperimentelt, og derefter begyndte en sådan effekt at blive kaldt stationær Josephson-effekt.

Men når en konstant spænding påføres superledere, ifølge kvantemekanik, Cooper-par af elektroner vil overføre overgangen, først i en retning og derefter ind det modsatte.

Som et resultat af sådanne bevægelser genereres en vekselstrøm, hvis frekvens vil stige, når spændingen på superledere stiger.

Den samme effekt blev kendt som ikke-stationær Josephson-effekt. Og da frekvensen med succes måles med meget høj nøjagtighed, har denne effekt fundet anvendelse til spændingskalibrering med høj præcision.

Hvor anvendes denne effekt?

Josephson-effekten fandt aktiv anvendelse i en speciel enhed kaldet et superledende kvanteinterferometer (på en anden måde kaldes det også SQUID - superledende kvanteinterferens enhed).

Hvilket strukturelt er et superledende kredsløb med to Josephson-kryds.

Afhængigt af det eksterne elektromagnetiske felt skifter strømmen i enhedens kredsløb fra fuld nul (når strømmen strømmer fra to overgange ødelægger gensidigt) til en bestemt maksimal værdi (strømme fra to overgange strømmer i samme retning og dermed tilføj).

Denne enhed er det mest nøjagtige instrument, der findes i dag til bestemmelse af parametre for magnetfelter. Anvendes i jordskælvsoptagelsesinstrumenter, medicinsk udstyr osv.

Konklusion

Dette er sådan en fantastisk og ekstremt nyttig Josephson-effekt. Kunne du lide materialet? Så sørg for at kunne lide og abonnere. Skriv også i kommentarerne om, hvad du gerne vil lære mere fra følgende publikationer.

Kom nu mit websted, der er også mange interessante ting.