Сохранность книги — хорошая

INTRODUCTION TO
SUPERCONDUCTIVITY
by A. C. ROSE-INNES
Professor of Physics and Electrical Engineering
and
E. H. RHODERICK
Professor of Solid-State Electronics University of Manchester Institute
of Science and Technology, U.K.

PERGAMON PRESS
1969

Пер. с англ. к-та техн. наук Н. И. Гинзбург

Формат 84x108 1/32. Бумага типографская №1

Предлагаемая вниманию читателя книга написана А. Роуз-Инсом и Е. Родериком, известными английскими учёными, работающими в области физики низких температур.

Несмотря на небольшой объём, книга охватывает все важнейшие направления физики сверхпроводников. Первая часть книги посвящена сверхпроводникам I рода, их классическому феноменологическому и (кратко) микроскопическому описанию. Во второй части рассматриваются сверхпроводники II рода, их намагничивание, теплоёмкость и проблема жёстких сверхпроводников.

Книга написана простым и ясным языком, изложение сопровождается хорошими иллюстрациями, математические выкладки сведены к минимуму. Всё это делает книгу очень полезной тем, кто желает получить общее представление о данном вопросе: студентам, аспирантам, физикам, работающим в смежных областях науки, инженерам и техникам.

За последние 10—12 лет интерес к сверхпроводимости необычайно возрос, что, конечно, не случайно. В этот период были поняты те процессы в металлах, которые приводят к сверхпроводимости, т. е. была создана микроскопическая теория сверхпроводимости. За эти же годы были изготовлены материалы, способные сохранять сверхпроводящее состояние (при температуре жидкого гелия) в магнитных полях порядка нескольких сот килоэрстед и пропускать сверхпроводящий ток, плотность которого достигает миллионов ампер на квадратный сантиметр. Такие материалы теперь применяются для сверхпроводящих соленоидов — источников мощных магнитных полей.

Наконец, в сверхпроводниках были открыты квантовые эффекты, которые сейчас успешно используются для создания приборов поистине фантастической чувствительности.

Перспективы ещё более заманчивы. Если бы удалось создать материал, сохраняющий сверхпроводимость при температуре жидкого азота (не говоря уж о комнатной температуре!), то это вызвало бы просто переворот в электротехнике. Ясно, что в такой обстановке многие желают быстро получить какой-то минимум идей и знаний по сверхпроводимости, чтобы потом перейти к изучению более специальной литературы.

Таких читателей эта книга должна удовлетворить. Она написана известными английскими учёными, которые сами активно работают в области физики низких температур. В небольшом объёме авторам удалось охватить главные направления физики сверхпроводников.

Книга разделена на две неравные части. Часть I (большая) посвящена сверхпроводникам I рода и состоит из одиннадцати глав. В первых восьми главах содержится классическое феноменологическое описание сверхпроводников. Их электродинамика строится на базе уравнений Лондонов. Даётся описание поведения сверхпроводников в магнитном поле, обсуждаются промежуточное состояние, проблема транспортного тока и критического магнитного поля. В последних трёх главах части I даётся представление о микроскопическом описании сверхпроводящего состояния в рамках теории Бардина-Купера-Шриффера; эти представления используются для объяснения туннельных эффектов в сверхпроводниках, квантования магнитного потока и явления квантовой интерференции в сверхпроводящих цепях со слабыми участками.

Часть II посвящена сверхпроводникам II рода и состоит из двух глав. В первой из них рассматриваются смешанное состояние сверхпроводников II рода, их обратимое и необратимое намагничивание и их теплоёмкость; во второй — проблема критического транспортного тока, резистивного состояния, пиннинга и т. п., т. е. проблема жёстких сверхпроводников.

Содержание книги совершенно точно соответствует её названию. Это именно введение в физику сверхпроводимости, книга для первого чтения, для общего ознакомления с вопросом. В ней почти нет математики, зато очень много хороших рисунков. Кристальная ясность изложения и педагогическое мастерство авторов доставляют при чтении книги просто эстетическое наслаждение.

Читателем книги может быть и студент старшего курса, и аспирант, и физик, работающий в смежной области и желающий быстро войти в круг идей физики сверхпроводников, и инженер, и даже техник.

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
В. В. Шмидт

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА	5
ПРЕДИСЛОВИЕ	7
ОБОЗНАЧЕНИЯ	9
ВВЕДЕНИЕ	15

ЧАСТЬ I
СВЕРХПРОВОДНИКИ I РОДА	17

ГЛАВА 1
НУЛЕВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ	17

§ 1. Температура сверхпроводящего перехода	19
§ 2. Нулевое сопротивление	24
§ 3. Контур без сопротивления	25
§ 4. Сопротивление переменному току	29

ГЛАВА 2
ИДЕАЛЬНЫЙ ДИАМАГНЕТИЗМ	33

§ 1. Магнитные свойства идеального проводника	33
§ 2. Специфические магнитные свойства сверхпроводника	36
1. Эффект Мейсснера (36). 2. Проницаемость и восприимчивость
сверхпроводника (39).
§ 3. Поверхностные токи	41
1. Полый сверхпроводник (43).
§ 4. Глубина проникновения	45
1. Зависимость от температуры (47).

ГЛАВА 3
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА	50

§ 1. Свойства, вытекающие из равенства нулю сопротивления	50
§ 2. Теория Лондонов	53
1. Применение теории Лондонов (57).

ГЛАВА 4
КРИТИЧЕСКОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ	59

§ 1. Свободная энергия сверхпроводника	60
§ 2. Зависимость критического поля от температуры	63
§ 3. Намагниченность сверхпроводников	67
1. Неидеальный образец (68).
§ 4. Измерение магнитных свойств	70
1. Измерение плотности магнитного потока (70). 2. Измерение
намагниченности (72).

ГЛАВА 5
ТЕРМОДИНАМИКА СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПЕРЕХОДА	75

§ 1. Энтропия сверхпроводящего состояния	75
§ 2. Теплоёмкость и скрытая теплота	78
1. Переходы первого и второго рода (78). 2. Адиабатическое
намагничивание (80). 3. Решёточная и электронная теплоёмкости
(81).
§ 3. Механические эффекты	84
§ 4. Теплопроводность	85
§ 5. Термоэлектрические эффекты	85

ГЛАВА 6
ПРОМЕЖУТОЧНОЕ СОСТОЯНИЕ	87

§ 1. Размагничивающий фактор	87
§ 2. Переход в магнитном поле при n ≠ 0	90
§ 3. Граница между сверхпроводящей и нормальной областями	91
§ 4. Магнитные свойства промежуточного состояния	92
§ 5. Свободная энергия Гиббса в промежуточном состоянии	94
§ 6. Экспериментальное наблюдение промежуточного состояния	96
§ 7. Абсолютный размер доменов и роль поверхностной энергии	98
§ 8. Восстановление сопротивления проволоки в поперечном магнитном
поле	100
§ 9. Понятие когерентности и происхождение поверхностной энергии	102

ГЛАВА 7
ТОКИ ПЕРЕНОСА В СВЕРХПРОВОДНИКАХ	107

§ 1. Критические токи	107
1. Критические токи в проволоках (109).
§ 2. Тепловое распространение	111
§ 3. Промежуточное состояние при наличии тока	115

ГЛАВА 8
СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ
МАЛЫХ РАЗМЕРОВ	119

§ 1. Влияние проникновения на критическое магнитное поле	119
§ 2. Критическое поле плоскопараллельной пластины	121
§ 3. Случаи с более сложной геометрией	125
§ 4. Ограничения теории Лондонов	125
§ 5. Теория Гинзбурга-Ландау	129
§ 6. Краевые эффекты	133
§ 7. Переходы в перпендикулярных магнитных полях	134
§ 8. Критические токи тонких образцов	135
§ 9. Измерение критических токов	140

ГЛАВА 9
МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ	142

§ 1. Краткий обзор свойств сверхпроводящего состояния	142
1. Нулевое сопротивление (142). 2. Кристаллическая структура
(143). 3. Электронная теплоёмкость (144). 4. Дальний порядок
(144). 5. Изотопический эффект (145). 6. Эффект Мейсснера (145).
§ 2. Понятие энергетической щели	146
§ 3. Теория Бардина-Купера-Шриффера	148
1. Постановка задачи (148). 2. Электрон-фононное взаимодействие
(148). 3. Куперовские пары (151). 4. Сверхпроводящее основное
состояние (162). 5. Свойства основного состояния БКШ (162).
6. Макроскопические свойства сверхпроводников согласно теории
БКШ (166). 7. Состояния с током (170). 8. Волновая функция пары:
когерентность дальнего порядка (174).

ГЛАВА 10
ТУННЕЛИРОВАНИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЩЕЛЬ	176

§ 1. Процесс туннелирования	176
§ 2. Схема энергетических уровней сверхпроводника	178
§ 3. Туннелирование между нормальным металлом и сверхпроводником	180
§ 4. Туннелирование между двумя одинаковыми сверхпроводниками	182
§ 5. Аналогия с полупроводниками	184
§ 6. Другие виды туннелирования	186
§ 7. Детали эксперимента	188

ГЛАВА 11
КВАНТОВАЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ	192

§ 1. Волны электронных пар	192
1. Фаза волны электронной пары (193). 2. Влияние магнитного
поля (194).
§ 2. Флюксоид	196
1. Флюксоид внутри сверхпроводящего металла (199).
§ 3. Квантовая интерференция	200
1. Слабые звенья (200). 2. Сверхпроводящий квантовый
интерферометр (202). 3. Дифракционные эффекты (210).

ЧАСТЬ II
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ II РОДА	212

ГЛАВА 12
СМЕШАННОЕ СОСТОЯНИЕ	212

§ 1. Отрицательная поверхностная энергия	214
§ 2. Смешанное состояние	216
1. Некоторые детали смешанного состояния (217).
§ 3. Параметр Гинзбурга-Ландау для металлов и сплавов	219
§ 4. Нижнее и верхнее критические поля	221
1. Нижнее критическое поле H_c1 (221). 2. Верхнее критическое
поле H_с2 (222). 3. Термодинамическое критическое поле Н_с (224).
4. Значение верхнего критического поля (225). 5. Парамагнитный
предел (226).
§ 5. Намагничивание сверхпроводников II рода	228
1. Определение параметра х (229). 2. Необратимое намагничивание
(230). 3. Сверхпроводящая губка (231).
§ 6. Теплоёмкость сверхпроводников II рода	232

ГЛАВА 13
КРИТИЧЕСКИЕ ТОКИ В СВЕРХПРОВОДНИКАХ II РОДА	235

§ 1. Критические токи	235
§ 2. Сопротивление течения потока	238
§ 3. Течение потока	240
1. Сила Лоренца и критический ток (240). 2. Течение потока
(246). 3. Э.д.с. возникающая при движении нормальных сердцевин
(249).
§ 4. Поверхностная сверхпроводимость	252

ПРИЛОЖЕНИЕ А
ЗНАЧЕНИЕ ПЛОТНОСТИ МАНИТНОГО ПОТОКА В И НАПРЯЖЁННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Н	256

§ 1. Определение В	256
§ 2. Влияние магнитного материала	257
§ 3. Напряжённость магнитного поля	259
§ 4. Случай сверхпроводника	261
§ 5. Эффекты размагничивания	264

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ТЕЛА	266

ЛИТЕРАТУРА	268

Книги на ту же тему

Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников, Гинзберг Д. М., ред., 1990
Сверхпроводимость: сборник статей, Дуглас Д., Фаликов Л., Жарков Г. Ф., 1967
Новое в изучении сверхпроводимости, Бардин Д., Шриффер Д., 1962
Физики о физике. Сверхпроводимость, Ройзен И. И., сост., 1975
Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов, Коэн М., Глэдстоун Г., Йенсен М., Шриффер Д., 1972
Введение в сверхпроводимость, Тинкхам М., 1980
Введение в физику сверхпроводников, Шмидт В. В., 1982
Высокотемпературная сверхпроводимость: Актуальные проблемы. Вып. 1, Киселёв А. А., ред., 1989
Высокотемпературные сверхпроводники, Нелсон Д., Уиттинхем М., Джордж Т., ред., 1988
Высокотемпературная сверхпроводимость: Фундаментальные и прикладные исследования: Сб. статей. Вып. 1, Киселёв А. А., ред., 1990
Высокотемпературная сверхпроводимость, Давыдов А. С., 1990
Кинетические и нестационарные явления в сверхпроводниках, Гейликман Б. Т., Кресин В. 3., 1972
Теория квантовых жидкостей: Нормальные ферми-жидкости, Пайнс Д., Нозьер Ф., 1967
Природа критического состояния, Фишер М., 1968
Избранные работы по теоретической физике, Жарков Г. Ф., 2007
Сверхпроводники во внешних полях (неравновесные явления), Гулян A. M., Жарков Г. Ф., 1990
Эффект Джозефсона в сверхпроводящих туннельных структурах, Кулик И. О., Янсон И. К., 1970
Сверхчувствительная магнитометрия и биомагнетизм, Введенский В. Л., Ожогин В. И., 1986
Тепловые автоволны в нормальных металлах и сверхпроводниках, Гуревич А. В., Минц Р. Г., 1987
Макроскопическая электродинамика: Учебное пособие для студентов физ. спец. вузов, Галицкий В. М., Ермаченко В. М., 1988
Сверхпроводящие ускоряющие СВЧ-структуры, Диденко А. Н., Севрюкова Л. М., Ятис А. А., 1981
Физика твёрдого тела: Электронные свойства твёрдых тел, Жданов Г. С., ред., 1972

elapsed time 0.021 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему