Электростатика

Эффект Джозефсона
– протекание сверхпроводящего 
тока через тонкий слой изолятора, разделяющий два сверхпро-
водника (так называемый контакт Джозефсона). Если ток не 
превышает критического значения, то падение напряжения на 
контакте отсутствует, если превышает – то возникает падение 
напряжения и контакт излучает электромагнитные волны (рис. 
6.7). 
Эффект предсказан на основе теории сверхпроводимости 
английским физиком Б. Джозефсоном в 1962 г, обнаружен аме-
риканскими физиками П. Андерсоном и Дж. Роуэллом в 1963 г. 

---

209 
Электроны проводимости проходят через диэлектрик (обычно 
плѐнку оксида металла толщиной около 10 Å) благодаря 
тун-
нельному эффекту
. 
Туннелирование
– прохождение через по-
тенциальный барьер микрочастицы, энергия которой меньше 
высоты барьера.
Рис. 6.7. Схемы экспериментов, объясняющих эффект
Джозефсона: 
а
- падение напряжения на включенном 
в электрическую цепь сверхпроводнике равно нулю;
б
- при значительной толщине диэлектрика, разделяющего 
сверхпроводники, тока в цепи нет, вольтметр показывает эдс 
батареи; 
в
- при малом зазоре между сверхпроводниками
(около 10 Å) существует ток сверхпроводимости 
(стационарный эффект Джозефсона)); г - при наличии тока в 
цепи и напряжения на контакте Джозефсона в нѐм возникает 
электромагнитное излучение (нестационарный эффект 
Джозефсона) 

---

210 
Если ток через контакт Джозефсона не превышает опре-
делѐнного значения, называемого критическим током контакта, 
то падение напряжения на контакте отсутствует (так называе-
мый стационарный эффект Джозефсона, см.рис. 6.7, 
в
).
Если же через контакт пропускать ток, больший критиче-
ского, то на контакте возникает падение напряжения 
V
, и кон-
такт излучает электромагнитные волны (нестационарный эф-
фект Джозефсона,рис. 6.7, 
г
). Частота излучения 
v
связана с на-
пряжением на контакте соотношением 
v
= 2
eV/h
, где 
е
- заряд 
электрона, 
h
- постоянная Планка. Возникновение излучения 
связано с тем, что объединѐнные в пары электроны, создающие 
сверхпроводящий ток, при переходе через контакт приобретают 
избыточную по отношению к основному состоянию сверхпро-
водника энергию 2
eV
. Единственная возможность для пары 
электронов вернуться в основное состояние - это излучить 
квант электромагнитной энергии 
hv
= 2
eV
. 
Аналогичный эффект наблюдается и в том случае, когда 
сверхпроводники соединены тонкой перемычкой (мостиком 
или точечным контактом) или между ними находится тонкий 
слой металла в нормальном состоянии. Такие системы вместе с 
контактами Джозефсона называют