penetration depth
简介
根据London方程和Maxwell方程,在超导体内磁场B满足方程
其中
通常把λL称为London穿透深度,而ns是超导体中超流电子的密度,在绝对零度时,把纯金属的超导样品的ns值代入上式,此时ns等于该纯金属的传导电子密度,求得λL (0)约为10-6~10-5cm.
对处于外磁场下的z≥0的半无界的超导体,若外磁场与超导体表面(z=0的平面)平行,B满足的方程简化为
其解为
其中B(0)为外加磁场的值.B在超导体内的变化情况见图,在深入到超导体的内部,B衰减为零,但在超导体的表面薄层内,磁场却可以透入.表征磁场透入程度的量是λL,所以把它称为穿透深度.
利用磁场和电流的关系,可以得到超导体内超电流的类似关系
上式表明,超电流js也只存在于超导体的表面薄层内,超电流在超导体内的相对变化与B在超导体内的相对变化完全相同. 正是这一超电流所产生的磁场抵消了外磁场,起着屏蔽外磁场的作用,使大块超导体样品呈现出完全的抗磁性,超电流js的方向是矢量n×B所指的方向,其中n表示超导体表面的外法线方向.
B在超导体内部的分布
London穿透深度λL随温度的增加而增加,它和温度的变化关系为
其中Tc为超导体的转变温度. 穿透深度是能够用实验来测量的. 在不同的温度下测量穿透深度的实验表明,λL依赖于温度的关系在靠近Tc的温区与上式是符合的. 当温度变到低温区时将出现偏差,此外,把实验上测得的穿透深度外推到绝对零度,得到的值要比λL(0)大好几倍,出现这些偏差是因为London方程忽略了超导体的另一个重要参量——相干长度的影响.