fbpx
วิกิพีเดีย

ปรากฏการณ์โจเซฟสัน

ปรากฏการณ์โจเซฟสัน (อังกฤษ: Josephson effect) ในปี 1962 มีการค้นพบทางทฤษฎีของตัวนำยวดยิ่งที่ทำให้การศึกษาค้นคว้าด้านตัวนำยวดยิ่งมีความตื่นเต้นเล็กๆกันอีกครั้ง โจเซฟสันได้เสนอทฤษฎีที่ว่าคู่คูเปอร์สามารถทะลุผ่านฉนวนบาง ๆ ที่กั้นกลางระหว่างตัวนำยวดยิ่งได้โดยไม่ต้องใส่แรงเคลื่อนไฟฟ้า ต่อมาได้ชื่อว่า ปรากฏการณ์โจเซฟสัน(Josephson effect)(B ซึ่งเป็นแนวคิดที่มีความล้ำหน้ามากๆ โดยการทำนายเรื่องปรากฏการณ์ทะลุผ่านในแผ่นประกบตัวนำยวดยิ่งของเขาได้ถูกทำการทดลองยืนยันได้ในเวลาต่อมา และจากการค้นพบในครั้งนี้ทำให้เขาได้รรับรางวัลโนเบลในปี1973ซึ่งก็เป็น 1 ปีถัดไป หลังจาก บาร์ดีนคูเปอร์ และชรีฟเฟอร์ ได้รับรางวัลโนเบล

ภาพของเบร์น เดวิด โจเซฟสัน(Brian Devid Josephson)

ในปี1973 มีผู้ได้รับรางวัลโนเบล 3คน คือ เบร์น เดวิด โจเซฟสัน ( Brian David Josephson) ลีโอ อีซากิ(Leo Esaki) ไอวา เกียเวอร์(Ivar Giaever) โดยได้รับรางวัล ½,¼,¼ ส่วนตามลำดับ ซึ่งจะพบว่าโจเซฟสันได้รับความสำคัญมากกว่าโดยได้รับรางวัลครึ่งส่วนของปีนั้น(The Nobel Foundation) มีความอธิบายการค้นพบที่ได้รับรางวัลว่า

“for their experimental discoveries regarding tunneling phenomena in semiconductors and superconductors , respectively”

โดยโจเซฟสันได้รางวัลสำหรับการศึกษาด้านทฤษฎีของตัวนำยวดยิ่ง เกียเวอร์ได้รางวัลสำหรับการทดลองการทะลุผ่าน (Tunneling) ในตัวนำยวดยิ่งและสารกึ่งตัวนำ ส่วนอีซากิได้รับรางวัลส่วนการทดลองการทะลุผ่านในสารกึ่งตัวนำ

โจเซฟสันเริ่มทำงานวิจัยนี้ขณะที่ยังเป็นนักศึกษาปริญญาเอก โดยมี เบร์น พิพาร์ด (Brian Pippard) เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา แต่ความคิดหลักของงานวิจัยเรื่องการทะลุผ่านี้เกิดจากการที่เขาได้ไปเยี่ยมห้องปฏิบัติการของ ฟิล แอนเดอร์สัน(Phil Anderson) ผู้ที่ทำการศึกษาเกี่ยวกับการทะลุผ่านของ กระแสยวดยิ่ง(Supercurrent)ซึ่งแอนเดอร์สันแสดงให้เห็นว่าสำหรับระบบที่มีปฏิสัมพันธ์กัน(Correlation) สามารถเกิดสถานะเสมือนในพิกัดตรงข้ามได้

ปรากฏการณ์โจเซฟสัน เป็นปรากฏการณ์ที่สามารถทำให้เกิดได้ ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม โดยเป็นปรากฏการณ์ที่คู่คูเปอร์ที่เป็นตัวนำในตัวนำยวดยิ่งสามารถทะลุผ่านฉนวนบางๆที่กันกลางระหว่างตัวนำยวดยิ่งได้ ปรากฏการณ์นีสามารถเกิดขึ้นได้2แบบ คือปรากฏการณ์โจเซฟสันกระแสตรง(DC Josephson effect) และปรากฏการณ์โจเซฟสันกระแสสลับ(AC Josephson effect)

  • ปรากฏการณ์โจเซฟสัน กระแสตรง(DC Josephson Effect) เป็นปรากฏการณ์ที่มีกระแสไฟฟ้าตรงพุ่งทะลุผ่านบริเวณรอยต่อจากตัวนำยวดยิ่งด้านหนึ่งไปสู่ตัวนำยวดยิ่งอีกด้านหนึ่งได้ แม้จะมีฉนวนกั้นกลางอยู่โดยไม่มีการใส่สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก โดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านรอยต่อจะมีค่าตามสมการ

I=I0sinφ

เมื่อ I เป็นกระแสสูงสุดที่สามารถไหลผ่านได้ และ φ จะเป็นความต่างเฟสของฟังก์ชันคลื่นของคู่คูปเปอร์ในตัวนำยวดยิ่งในแต่ละด้าน


  • ปรากฏการณ์โจเซฟสัน กระแสสลับ (AC Josephson Effect) เมื่อใส่แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงให้แก่ระบบจะเกิดกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านที่บริเวณรอยต่อของตัวนำยวดยิ่งทั้งสอง และจากค่าที่ได้สามารถนำมาคำนวณหาค่าħ/e ที่แม่นยำมากๆได้ พบว่ากระแสไฟ้ฟ้าที่ไหลผ่านรอยต่อจะมีค่าตามสมการ

I=I0sin(φ(0)-ωt)

โดยความถี่ของกระแสไฟฟ้าสลับเป็น ω=2eV/ħ และ δ(0)คือความต่างเฟสเริ่มต้น t คือเวลา e คือประจุของอิเล็กตรอนและ V คือความต่างศักย์ที่ใส่เข้าไป

จากสมการความถี่ ω=2eV/ħ พบว่าความต่างศักย์ V เป็นค่าที่กำหนดได้จากการทดลองและความถี่เป็นค่าที่วัดได้จากการทดลอง ถ้าสามารถทำการวัดได้อย่างแม่นยำก็สามารถนำมาคำนวณ ħ/e ที่แม่นยำมากๆ ได้ ซั่งมีประโยชน์มากในการนำมาใช้เป็นตัวกำหนดค่ามาตราฐาน

อ้างอิง

  1. ฺBuckel, W. 1991. Superconductivity:Fundamentals and Applications.New York:VHC Pulisher.
  2. Kittel, C. 1991. Introduction to Solid State Physics. 6th ed. Singapore:Yohn Wiley&Sons.

พงษ์แก้ว  อุดมสมุทรหิรัญ.  (2019).  ตัวนำยวดยิ่งพื้นฐาน(ปรับปรุง).  พิมพ์ครั้งที่ 1.  กรุงเทพฯ: ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัย ศรีนครินทรวิโรฒ.

ปรากฏการณ, โจเซฟส, บทความน, องการการจ, ดหน, ดหมวดหม, ใส, งก, ภายใน, หร, อเก, บกวาดเน, อหา, ให, ณภาพด, ณสามารถปร, บปร, งแก, ไขบทความน, ได, และนำป, ายออก, จารณาใช, ายข, อความอ, นเพ, อช, ดข, อบกพร, อง, งกฤษ, josephson, effect, ในป, 1962, การค, นพบทางทฤษฎ, ของต, ว. bthkhwamnitxngkarkarcdhna cdhmwdhmu islingkphayin hruxekbkwadenuxha ihmikhunphaphdikhun khunsamarthprbprungaekikhbthkhwamniid aelanapayxxk phicarnaichpaykhxkhwamxunephuxchichdkhxbkphrxngpraktkarnocesfsn xngkvs Josephson effect inpi 1962 mikarkhnphbthangthvsdikhxngtwnaywdyingthithaihkarsuksakhnkhwadantwnaywdyingmikhwamtunetnelkknxikkhrng ocesfsnidesnxthvsdithiwakhukhuepxrsamarththaluphanchnwnbang thiknklangrahwangtwnaywdyingidodyimtxngisaerngekhluxniffa txmaidchuxwa praktkarnocesfsn Josephson effect B 1 sungepnaenwkhidthimikhwamlahnamak odykarthanayeruxngpraktkarnthaluphaninaephnprakbtwnaywdyingkhxngekhaidthukthakarthdlxngyunynidinewlatxma aelacakkarkhnphbinkhrngnithaihekhaidrrbrangwloneblinpi1973sungkepn 1 pithdip hlngcak bardinkhuepxr aelachrifefxr idrbrangwloneblphaphkhxngebrn edwid ocesfsn Brian Devid Josephson inpi1973 miphuidrbrangwlonebl 3khn khux ebrn edwid ocesfsn Brian David Josephson liox xisaki Leo Esaki ixwa ekiyewxr Ivar Giaever odyidrbrangwl swntamladb sungcaphbwaocesfsnidrbkhwamsakhymakkwaodyidrbrangwlkhrungswnkhxngpinn The Nobel Foundation mikhwamxthibaykarkhnphbthiidrbrangwlwa for their experimental discoveries regarding tunneling phenomena in semiconductors and superconductors respectively odyocesfsnidrangwlsahrbkarsuksadanthvsdikhxngtwnaywdying ekiyewxridrangwlsahrbkarthdlxngkarthaluphan Tunneling intwnaywdyingaelasarkungtwna swnxisakiidrbrangwlswnkarthdlxngkarthaluphaninsarkungtwnaocesfsnerimthanganwicynikhnathiyngepnnksuksapriyyaexk odymi ebrn phiphard Brian Pippard epnxacarythipruksa aetkhwamkhidhlkkhxngnganwicyeruxngkarthaluphaniekidcakkarthiekhaidipeyiymhxngptibtikarkhxng fil aexnedxrsn Phil Anderson phuthithakarsuksaekiywkbkarthaluphankhxng kraaesywdying Supercurrent sungaexnedxrsnaesdngihehnwasahrbrabbthimiptismphnthkn Correlation samarthekidsthanaesmuxninphikdtrngkhamidpraktkarnocesfsn 2 epnpraktkarnthisamarththaihekidid phayitenguxnikhthiehmaasm odyepnpraktkarnthikhukhuepxrthiepntwnaintwnaywdyingsamarththaluphanchnwnbangthiknklangrahwangtwnaywdyingid praktkarnnisamarthekidkhunid2aebb khuxpraktkarnocesfsnkraaestrng DC Josephson effect aelapraktkarnocesfsnkraaesslb AC Josephson effect praktkarnocesfsn kraaestrng DC Josephson Effect epnpraktkarnthimikraaesiffatrngphungthaluphanbriewnrxytxcaktwnaywdyingdanhnungipsutwnaywdyingxikdanhnungid aemcamichnwnknklangxyuodyimmikarissnamiffahruxsnamaemehlk odykraaesiffathiihlphanrxytxcamikhatamsmkarI I0sinfemux I epnkraaessungsudthisamarthihlphanid aela f caepnkhwamtangefskhxngfngkchnkhlunkhxngkhukhupepxrintwnaywdyinginaetladan praktkarnocesfsn kraaesslb AC Josephson Effect emuxisaehlngcayifkraaestrngihaekrabbcaekidkraaesiffaslbihlphanthibriewnrxytxkhxngtwnaywdyingthngsxng aelacakkhathiidsamarthnamakhanwnhakhaħ e thiaemnyamakid phbwakraaesiffathiihlphanrxytxcamikhatamsmkarI I0sin f 0 wt odykhwamthikhxngkraaesiffaslbepn w 2eV ħ aela d 0 khuxkhwamtangefserimtn t khuxewla e khuxpracukhxngxielktrxnaela V khuxkhwamtangskythiisekhaipcaksmkarkhwamthi w 2eV ħ phbwakhwamtangsky V epnkhathikahndidcakkarthdlxngaelakhwamthiepnkhathiwdidcakkarthdlxng thasamarththakarwdidxyangaemnyaksamarthnamakhanwn ħ e thiaemnyamak id sngmipraoychnmakinkarnamaichepntwkahndkhamatrathanxangxing aekikh Buckel W 1991 Superconductivity Fundamentals and Applications New York VHC Pulisher Kittel C 1991 Introduction to Solid State Physics 6th ed Singapore Yohn Wiley amp Sons phngsaekw xudmsmuthrhiry 2019 twnaywdyingphunthan prbprung phimphkhrngthi 1 krungethph phakhwichafisiks khnawithyasastr mhawithyaly srinkhrinthrwiorth ekhathungcak https th wikipedia org w index php title praktkarnocesfsn amp oldid 8635055, wikipedia, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด,

บทความ

, อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม