約瑟夫遜效應(yīng)，約瑟夫遜效應(yīng)有哪些應(yīng)用

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1，約瑟夫遜效應(yīng)有哪些應(yīng)用

約瑟夫遜效應(yīng)主要用于： ① 用約瑟夫遜效應(yīng)制成高靈敏度磁強(qiáng)計(jì)，靈敏度達(dá)10□高斯，可測(cè)量人體心臟跳動(dòng)和人腦內(nèi)部的磁場(chǎng)變化，作出“心磁圖”和“腦磁圖”。在物理研究和地質(zhì)探礦等方面也得到應(yīng)用。 ② 在計(jì)量方面，70年代初期研制出電壓基準(zhǔn)監(jiān)視系統(tǒng)。約瑟夫遜效應(yīng)還用于制作高精度檢流計(jì)、電壓比較儀、電流比較儀和用于射頻電壓、電流、功率及衰減的精密測(cè)量。 ③ 用作毫米波、亞毫米波的檢波器和混頻器，其優(yōu)點(diǎn)是噪聲低、頻帶寬、損耗小。 ④ 約瑟夫遜結(jié)可用作計(jì)算機(jī)中的開關(guān)和記憶元件。開關(guān)速度已達(dá)到10皮秒，功耗也很小。

約瑟夫遜效應(yīng)有哪些應(yīng)用

2，什么是喬瑟芬效應(yīng)

正確叫約瑟夫遜效應(yīng)　在線形量子力學(xué)中，由于電子等微觀粒子具有波粒二象性，當(dāng)兩塊金屬被2113一層厚度為幾十至幾百A的絕緣介質(zhì)5261隔開時(shí)，電子等都可穿越勢(shì)壘而運(yùn)動(dòng)。加電壓后，可形成隧道電流，這種現(xiàn)象稱為隧道效應(yīng)。若把上述裝置中的兩塊金屬換成超導(dǎo)體后，當(dāng)其介質(zhì)層厚度減少到30A左右時(shí)，由超導(dǎo)電子對(duì)的長(zhǎng)程4102相干效應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生隧道效應(yīng)，稱為約瑟夫遜效應(yīng) 　　1962年，B.D.約瑟夫遜計(jì)算了兩邊都是超導(dǎo)體結(jié)的隧道效應(yīng)，得到以下1653重要結(jié)果：①在超導(dǎo)結(jié)中電子對(duì)可以通過(guò)氧化層形成超導(dǎo)電流，而結(jié)上并不出現(xiàn)電壓，內(nèi)稱為直流約瑟夫遜效應(yīng)。在外磁場(chǎng)中，超導(dǎo)結(jié)的最大超導(dǎo)電流隨磁場(chǎng)出現(xiàn)規(guī)律性的變化。②當(dāng)結(jié)上加有電壓U時(shí)，產(chǎn)生高頻超導(dǎo)電流,效率為2電子伏／時(shí)，這稱為交流約瑟夫遜效應(yīng)。　　1963年，C.D.安德森和容J.H.羅厄爾在實(shí)驗(yàn)中觀察到直流約瑟夫遜效應(yīng)。羅厄爾又在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了最大超導(dǎo)電流與磁場(chǎng)的關(guān)系，約瑟夫遜的理論遂得到完全的證實(shí)。

唉，刀疤鼠殺了迷亂村統(tǒng)治者呢，吃了它的boff，這個(gè)刷圖也知道，這個(gè)列瑟芬應(yīng)該在國(guó)外代表著什么含義，感覺用故事的角度去玩的話，會(huì)有不同的趣味，給人更想探索的感覺。

什么是喬瑟芬效應(yīng)

3，沙船為什么要消磁

消磁原理：消磁機(jī)內(nèi)有線圈、磁導(dǎo)體、控制線路。它將交流電變成高頻交流電，通入線圈，使其產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，再由磁導(dǎo)體將高頻磁場(chǎng)輸出到消磁機(jī)工作區(qū)內(nèi)。將艦體置入消磁機(jī)的工作區(qū)時(shí)，高頻磁場(chǎng)，和較強(qiáng)的磁力，將艦體的磁性中和為中性，使其不帶磁性。艦船消磁也就是給艦船退磁.1.艦船的磁性那里來(lái)的?其內(nèi)因是艦船的制造的鋼板都是具有一定硬度的碳鋼,從磁性材料的分類來(lái)講,硬度很高的高碳鋼就已不是所謂的軟磁材料了而是具有一定的矯頑力( Hc )硬磁(也叫永磁)或半硬磁材料;其外因是地磁場(chǎng)的磁化作用,把具有半硬磁特性的艦船的船板磁化了,因而艦船帶磁.由于艦船成本和強(qiáng)度等多種原因,也不可能用無(wú)磁的不銹鋼或鈦鋼來(lái)制造艦船的船體.2,給艦船消磁的要點(diǎn)是;艦船帶的磁只能用磁場(chǎng)來(lái)消掉.這個(gè)消磁的磁場(chǎng)一般只能用工頻(50HZ)或低頻,不可能用高頻,沒(méi)用高頻消磁一說(shuō),高頻在大導(dǎo)體上的趨膚效應(yīng)除了發(fā)熱還能消磁嘛?3艦船消磁只能用消磁線圈一個(gè)區(qū)域一個(gè)區(qū)域的退磁.4,退磁或消磁的過(guò)程是先把消磁場(chǎng)開到最大值,然后連續(xù)衰減消磁電流,使消磁場(chǎng)逐漸減少到零.不斷的移動(dòng)消磁線圈的位置,就完成了艦船的消磁.消磁做的好不好,凈不凈,是可以測(cè)量出來(lái)的.一般的儀表是叫特斯拉計(jì)也叫高斯計(jì),精確的測(cè)量可用核磁共振高斯計(jì)或者ddgg大動(dòng)干戈所提到的超導(dǎo)技術(shù)探測(cè)或檢測(cè),這種超導(dǎo)器件叫約瑟夫遜器件,此種器件對(duì)磁場(chǎng)極為敏感,即可以此原理制做探測(cè)艦傳的磁性梯度計(jì)也可制做爆破艦船的水雷的磁敏感引信

不用

沙船為什么要消磁

4，什么是BCS理論

1957年，依利諾伊大學(xué)的巴丁、庫(kù)柏和施里弗提出了一個(gè)理論，后來(lái)稱之為BCS理論(取自三人姓名的字頭)。該理論較好地解釋了超導(dǎo)現(xiàn)象。BCS理論是用量子力學(xué)來(lái)描述超導(dǎo)體系統(tǒng)狀態(tài)的理論。正常態(tài)的電子是互相排斥的，超導(dǎo)態(tài)時(shí)，電子相互作用，使電子兩兩相互吸引，形成電子對(duì)，稱之庫(kù)柏對(duì)。含有庫(kù)柏對(duì)電子的金屬具有較低的能態(tài)。量子力學(xué)可以說(shuō)明電子對(duì)的總動(dòng)量在與金屬正離子碰撞時(shí)不損失，在低能態(tài)下，庫(kù)柏對(duì)電子就像無(wú)阻力的流體一樣易于流動(dòng)。后來(lái)，吉埃弗觀察到電子在超導(dǎo)體之間的隧道現(xiàn)象，即電子從一個(gè)超導(dǎo)體穿過(guò)薄絕緣層到達(dá)另一超導(dǎo)體。隨后，英國(guó)的約瑟夫遜推測(cè)BCS理論提到的庫(kù)柏對(duì)也可通過(guò)薄絕緣層，這個(gè)預(yù)言很快被貝爾實(shí)驗(yàn)室所證實(shí)。1962年，當(dāng)時(shí)是劍橋大學(xué)研究生的約瑟夫遜分析了由極薄絕緣層(厚度約為百萬(wàn)分之一毫米)隔開的兩個(gè)超導(dǎo)體斷面處發(fā)生的現(xiàn)象。他預(yù)言，超導(dǎo)電流可以穿過(guò)絕緣層，并且，只要超導(dǎo)電流不超過(guò)某一臨界值，則電流穿過(guò)絕緣層時(shí)將不產(chǎn)生電壓。他還預(yù)言，如果有電壓的話，則通過(guò)絕緣層的電壓將產(chǎn)生高頻交流電。這些預(yù)言在1963年被羅威爾等人用試驗(yàn)證實(shí)了，這就是所謂的約瑟夫遜效應(yīng)。約瑟夫遜效應(yīng)是超導(dǎo)體的電子學(xué)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。1957年，前蘇聯(lián)物理學(xué)家阿伯里柯索夫就預(yù)言，一定存在著具有更好性能的新超導(dǎo)體材料，這些材料即使處在很高的磁場(chǎng)中也能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)化，磁通線可以穿透材料，但磁通線之間的區(qū)域?qū)](méi)有電阻地?cái)y帶著電流。阿伯里柯索夫稱之為第n類的超導(dǎo)體材料，為開發(fā)商品化的超導(dǎo)磁體提供了理論基礎(chǔ)。不久，即1960年昆磁勒和他的同事在貝爾實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)一組超導(dǎo)化合物和合金(第Ⅱ類超導(dǎo)體)，它們可以攜帶極高的電流，而且在強(qiáng)磁場(chǎng)中仍具超導(dǎo)性。使人們又重新恢復(fù)對(duì)超導(dǎo)磁體和超導(dǎo)強(qiáng)電部件的濃厚興趣。

原子核

5，什么是量子效應(yīng)

原子模型與量子力學(xué)已經(jīng)用能級(jí)的概念進(jìn)行了合理的解釋，由無(wú)數(shù)原子構(gòu)成固體時(shí)，單獨(dú)原子的能極就并合成能帶，由于電子數(shù)目很多，能帶中能極的間距很小，因此可看做是連續(xù)的。從能帶理論出發(fā)，物理學(xué)家成功地解釋了大塊金屬、半導(dǎo)體、絕緣體之間的聯(lián)系和區(qū)別，對(duì)介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能極，能極間的間距隨顆粒尺寸減少而增大。當(dāng)熱能、電場(chǎng)能或者磁場(chǎng)能比平均的能極間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，這就是所謂的“量子效應(yīng)”。

什么是量子效應(yīng)？這得從一些基本概念說(shuō)起。原子模型與量子力學(xué)已經(jīng)用能級(jí)的概念進(jìn)行了合理的解釋，由無(wú)數(shù)原子構(gòu)成固體時(shí)，單獨(dú)原子的能極就并合成能帶，由于電子數(shù)目很多，能帶中能極的間距很小，因此可看做是連續(xù)的。從能帶理論出發(fā)，物理學(xué)家成功地解釋了大塊金屬、半導(dǎo)體、絕緣體之間的聯(lián)系和區(qū)別，對(duì)介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能極，能極間的間距隨顆粒尺寸減少而增大。當(dāng)熱能、電場(chǎng)能或者磁場(chǎng)能比平均的能極間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，這就是所謂的“量子效應(yīng)”。例如，導(dǎo)電的金屬在超微顆粒時(shí)可以變成絕緣體，磁距的大小與顆粒中電子是奇數(shù)還是偶數(shù)有關(guān)，比熱亦會(huì)反常變化，光譜線會(huì)產(chǎn)生向短波長(zhǎng)方向的移動(dòng)，這就是量子效應(yīng)的宏觀表現(xiàn)。

量子效應(yīng)　　是在超低溫等某些特殊條件下，由大量粒子組成的宏觀系統(tǒng)呈現(xiàn)出的整體量子現(xiàn)象。根據(jù)量子理論的波粒二象性學(xué)說(shuō)，微觀實(shí)物粒子會(huì)象光波水波一樣，具有干涉、衍射等波動(dòng)特征，形成物質(zhì)波（或稱德布羅意波）。但日常所見的宏觀物體，雖然是由服從這種量子力學(xué)規(guī)律的微觀粒子組成，但由于其空間尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些微觀粒子的德布羅意波長(zhǎng)，微觀粒子量子特性由于統(tǒng)計(jì)平均的結(jié)果而被掩蓋了。因此，在通常的條件下，宏觀物體整體上并不出現(xiàn)量子效應(yīng)。然而，在低溫降低或粒子密度變大等特殊條件下，宏觀物體的個(gè)體組分會(huì)相干地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)或重組進(jìn)入能量較低的量子態(tài)，形成一個(gè)有機(jī)的整體，使得整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出奇特的量子性質(zhì)。例如，原子氣體的玻色-愛因斯坦凝聚、超流性、超導(dǎo)電性和約瑟夫遜效應(yīng)等都是宏觀量子效應(yīng)。　　* 量子效應(yīng)是量子系統(tǒng)所表現(xiàn)出的一種不同于宏觀系統(tǒng)的現(xiàn)象。而量子系統(tǒng)即是其中微觀粒子呈現(xiàn)出波動(dòng)性的系統(tǒng)。表現(xiàn)出顯著量子效應(yīng)的量子系統(tǒng)稱為是簡(jiǎn)并（退化）的系統(tǒng)，相應(yīng)的特征溫度稱為簡(jiǎn)并溫度（退化溫度）?！　? 微觀粒子呈現(xiàn)出波動(dòng)性，即粒子的“軌道”已經(jīng)失去了意義——軌道發(fā)生了彌撒（模糊）；當(dāng)彌撒的軌道在空間發(fā)生一定的重疊時(shí)，各個(gè)粒子的幾率分布也有一定的關(guān)聯(lián)——量子關(guān)聯(lián)。因此可以認(rèn)為產(chǎn)生量子效應(yīng)的條件是：　?、倭Ｗ拥膁e Broglie波長(zhǎng)＞＞粒子的平均間距時(shí)，系統(tǒng)即為量子系統(tǒng)。根據(jù)de Broglie波長(zhǎng) l = h /(2mE) 關(guān)系，知道：粒子的質(zhì)量越小、能量越低、分布密度越大的系統(tǒng)，越容易呈現(xiàn)出量子效應(yīng)?！　、诹孔雨P(guān)聯(lián)長(zhǎng)度＞粒子的平均間距時(shí)，系統(tǒng)即為量子系統(tǒng)。這時(shí)粒子的位置x與動(dòng)量p不能同時(shí)確定，位置的不確定度Δx即可認(rèn)為是量子關(guān)聯(lián)長(zhǎng)度；溫度T是影響動(dòng)量不確定度Δp 的一個(gè)因素：由自由粒子的平動(dòng)動(dòng)能 p/2m = 3kT/2，得動(dòng)量不確定度Δp ≈ (3mkT),則位置的不確定度（量子關(guān)聯(lián)長(zhǎng)度）Δx ≈ h /(3mkT) 。從而見到：溫度越低、粒子質(zhì)量越小、粒子分布密度越大的系統(tǒng)，越容易呈現(xiàn)出量子效應(yīng)。量子系統(tǒng)的能量是不連續(xù)（量子化）的。

6，未來(lái)計(jì)算機(jī)

基于集成電路的計(jì)算機(jī)短期內(nèi)還不會(huì)退出歷史舞臺(tái)。但一些新的計(jì)算機(jī)正在躍躍欲試地加緊研究，這些計(jì)算機(jī)是：超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)、DNA計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)等。 1.超導(dǎo)計(jì)算機(jī) 芯片的集成度越高，計(jì)算機(jī)的體積越小，這樣才不致因信號(hào)傳輸而降低整機(jī)速度。但這樣一來(lái)就使機(jī)器發(fā)熱嚴(yán)重。解決問(wèn)題的出路是研制超導(dǎo)計(jì)算機(jī)。電流在超導(dǎo)體中流過(guò)時(shí)，電阻為零，介質(zhì)不發(fā)熱。1962年，英國(guó)物理學(xué)家約瑟夫遜提出了“超導(dǎo)隧道效應(yīng)”，即由超導(dǎo)體—絕緣體—超導(dǎo)體組成的器件（約瑟夫遜元件），當(dāng)對(duì)其兩端加電壓時(shí)，電子就會(huì)像通過(guò)隧道一樣無(wú)阻擋地從絕緣介質(zhì)穿過(guò)，形成微小電流，而該器件兩端的壓降幾乎為零。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體計(jì)算機(jī)相比，使用約瑟夫遜器件的超導(dǎo)計(jì)算機(jī)的耗電量?jī)H為其幾千分之一，而執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間卻要快100倍。 1999年11月，日本超導(dǎo)技術(shù)研究所與企業(yè)合作，制作了由1萬(wàn)個(gè)約瑟夫遜元件組成的超導(dǎo)集成電路芯片。據(jù)悉，該所定于2003年生產(chǎn)這種超導(dǎo)芯片，2010年前后制造出這種超導(dǎo)計(jì)算機(jī)。 2.納米計(jì)算機(jī) 在納米尺度下，由于有量子效應(yīng)，硅微電子芯片便不能工作。其原因是這種芯片的工作，依據(jù)的是固體材料的整體特性，即大量電子參與工作時(shí)所呈現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)平均規(guī)律。如果在納米尺度下，利用有限電子運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出來(lái)的量子效應(yīng)，可能就能克服上述困難?？梢杂貌煌脑韺?shí)現(xiàn)納米級(jí)計(jì)算，目前已提出了四種工作機(jī)制：1）電子式納米計(jì)算技術(shù)；2）基于生物化學(xué)物質(zhì)與DNA的納米計(jì)算機(jī)；3 ）機(jī)械式納米計(jì)算機(jī)；4）量子波相干計(jì)算。它們有可能發(fā)展成為未來(lái)納米計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。 3.光計(jì)算機(jī) 與傳統(tǒng)硅芯片計(jì)算機(jī)不同，光計(jì)算機(jī)用光束代替電子進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)：它以不同波長(zhǎng)的光代表不同的數(shù)據(jù)，以大量的透鏡、棱鏡和反射鏡將數(shù)據(jù)從一個(gè)芯片傳送到另一個(gè)芯片。研制光計(jì)算機(jī)的設(shè)想早在20世紀(jì)50年代后期就已提出。1986年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的戴維.米勒研制成功小型光開關(guān)，為同實(shí)驗(yàn)室的艾倫.黃研制光處理器提供了必要的元件。1990年1月，黃的實(shí)驗(yàn)室開始用光計(jì)算機(jī)工作。光計(jì)算機(jī)有全光學(xué)型和光電混合型。上述貝爾實(shí)驗(yàn)室的光計(jì)算機(jī)就采用了混合型結(jié)構(gòu)。相比之下，全光學(xué)型計(jì)算機(jī)可以達(dá)到更高的運(yùn)算速度。研制光計(jì)算機(jī)，需要開發(fā)出可用一條光束控制另一條光束變化的光學(xué)“晶體管”?，F(xiàn)有的光學(xué)“晶體管”龐大而笨拙，若用它們?cè)斐膳_(tái)式計(jì)算機(jī)將有輛汽車那么大。因此，要想短期內(nèi)使光學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)用化還很困難。 4.DNA計(jì)算機(jī) 1994年11月，美國(guó)南加州大學(xué)的阿德勒曼博士用DNA堿基對(duì)序列作為信息編碼的載體，在試管內(nèi)控制酶的作用下，使DNA堿基對(duì)序列發(fā)生反應(yīng)，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算。阿德勒曼在《科學(xué)》上公布了DNA計(jì)算機(jī)的理論，引起了各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注。阿德勒曼的計(jì)算機(jī)的計(jì)算與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)不同，計(jì)算不再只是簡(jiǎn)單的物理性質(zhì)的加減操作，而又增添了化學(xué)性質(zhì)的切割、復(fù)制、粘貼、插入和刪除等種種方式。 DNA計(jì)算機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)在于其驚人的存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度：1立方厘米的DNA存儲(chǔ)的信息比一萬(wàn)億張光盤存儲(chǔ)的還多；十幾個(gè)小時(shí)的DNA計(jì)算，就相當(dāng)于所有電腦問(wèn)世以來(lái)的總運(yùn)算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有電子計(jì)算機(jī)的一百億分之一。與傳統(tǒng)的“看得見、摸得著”計(jì)算機(jī)不同，目前的DNA計(jì)算機(jī)還是躺在試管里的液體。它離開發(fā)、實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)木嚯x，尚有許多現(xiàn)實(shí)的技術(shù)性問(wèn)題需要去解決。如生物操作的困難，有時(shí)輕微的振蕩就會(huì)使DNA斷裂；有些DNA會(huì)粘在試管壁、抽筒尖上，從而就在計(jì)算中丟失了預(yù)計(jì)，10到20年后，DNA計(jì)算機(jī)才可能進(jìn)入實(shí)用階段。 5.量子計(jì)算機(jī) 量子計(jì)算機(jī)以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，利用原子的量子特性進(jìn)行信息處理。由于原子具有在同一時(shí)間處于兩個(gè)不同位置的奇妙特性，即處于量子位的原子既可以代表0或1，也能同時(shí)代表0和1以及0和1之間的中間值，故無(wú)論從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還是處理的角度，量子位的能力都是晶體管電子位的兩倍。對(duì)此，有人曾經(jīng)作過(guò)這樣的比喻：假設(shè)一只老鼠準(zhǔn)備繞過(guò)一只貓，根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)理論，它要么從左邊過(guò)，要么從右邊過(guò)，而根據(jù)量子理論，它卻可以同時(shí)從貓的左邊和右邊繞過(guò) 量子計(jì)算機(jī)在外形上有較大差異，它沒(méi)有盒式外殼；看起來(lái)像是一個(gè)被其它物質(zhì)包圍的巨大磁場(chǎng)；它不能利用硬盤實(shí)現(xiàn)信息的長(zhǎng)期存儲(chǔ)；但高效的運(yùn)算能力使量子計(jì)算機(jī)具有廣闊的應(yīng)用前景。如何實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算，方案并不少，問(wèn)題是在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀量子態(tài)的操縱確實(shí)太困難了。這些計(jì)算機(jī)機(jī)異常敏感，哪怕是最小的干擾--比如一束從旁邊經(jīng)過(guò)的宇宙射線--也會(huì)改變機(jī)器內(nèi)計(jì)算原子的方向，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。目前，量子計(jì)算機(jī)只能利用大約5個(gè)原子做最簡(jiǎn)單的計(jì)算。要想做任何有意義的工作都必須使用數(shù)百萬(wàn)個(gè)原子。