作业帮敢问“超流现象”是什么
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/26 14:36:40
敢问“超流现象”是什么
似乎与液态氦有关?
似乎与液态氦有关?
超流现象
自昂尼斯实现氦的液化后,对物质在低温下的物理性质的研究逐步深入,人们相继发现了低温下的超导电性和超流现象.
30年代,实验发现,当液氦（指4He）的温度降到2.17K时,液氦从原来的正常流体突然转变为具有一系列极不寻常的性质的“超流体”,这就是超流现象.在2.17K以下,超流的液氦具有以下性质：
首先,液氦能沿极细的毛细管（管径约0.1微米）流体而几乎不呈现任何粘滞性.这一现象最先由卡皮查于1937年观察到,称为超流性.
其次,如果用一细丝悬挂一薄盘浸于液氦中,让圆盘作扭转振动,则盘的运动将受到阻尼.
第三,当液氦由容器A中通过多孔塞（或极细的毛细管）流出时,A内的液氦的温度升高（如右图所示）.这一现象好如机械致热效应.其逆过程称为热机械效应,即：当升高A内的温度时,其中液氦的液面将上升,若A本身是一毛细管,则将观察到液氦从上口喷出,故也称喷泉效应.
另外,液氦还具有极好的导热性,热导率为室温下铜的800倍.
以上这些性质都表现为宏观现象,事实上却是超流液氦的量子效应.不同于宏观物体,微观粒子除了坐标空间的动量外,还有一种“内部”角动量——自旋.粗略地说,可以把它看成一个转动的小陀螺,有一个小磁矩.具有半整数自旋的粒子称为费米子,如电子、中子、质子,它们的自旋为1/2.具有整数自旋的粒子叫玻色子,如光子,p-介子,它们的自旋为1.对于费米子,由于泡利不相容原理的缘故,每个状态只允许填一个粒子.而对于玻色子,粒子在各状态上的填充数不受限制.温度降到一个特定值后,越来越多的玻色子处于能量最低的,也就是动量为零的状态.这个现象叫做玻色—爱因斯坦凝聚.这里所说的凝聚不是通常说的那种气体变液体的凝聚,而是“动量凝聚”.也就是说,许多分子都转到动量为零的状态,这就使得它们在坐标空间中还是在容器中的液体,而此时液体的流动性发生了突变.液氦（4He）是玻色子,在2.17K以下的超流转变就是这种“凝聚”.
超流是一种宏观范围内的量子效应.由于玻色—爱因斯坦凝聚,氦原子形成一个“抱团很紧”的集体.超流正是这种“抱团”现象的具体表现.
自昂尼斯实现氦的液化后,对物质在低温下的物理性质的研究逐步深入,人们相继发现了低温下的超导电性和超流现象.
30年代,实验发现,当液氦（指4He）的温度降到2.17K时,液氦从原来的正常流体突然转变为具有一系列极不寻常的性质的“超流体”,这就是超流现象.在2.17K以下,超流的液氦具有以下性质：
首先,液氦能沿极细的毛细管（管径约0.1微米）流体而几乎不呈现任何粘滞性.这一现象最先由卡皮查于1937年观察到,称为超流性.
其次,如果用一细丝悬挂一薄盘浸于液氦中,让圆盘作扭转振动,则盘的运动将受到阻尼.
第三,当液氦由容器A中通过多孔塞（或极细的毛细管）流出时,A内的液氦的温度升高（如右图所示）.这一现象好如机械致热效应.其逆过程称为热机械效应,即：当升高A内的温度时,其中液氦的液面将上升,若A本身是一毛细管,则将观察到液氦从上口喷出,故也称喷泉效应.
另外,液氦还具有极好的导热性,热导率为室温下铜的800倍.
以上这些性质都表现为宏观现象,事实上却是超流液氦的量子效应.不同于宏观物体,微观粒子除了坐标空间的动量外,还有一种“内部”角动量——自旋.粗略地说,可以把它看成一个转动的小陀螺,有一个小磁矩.具有半整数自旋的粒子称为费米子,如电子、中子、质子,它们的自旋为1/2.具有整数自旋的粒子叫玻色子,如光子,p-介子,它们的自旋为1.对于费米子,由于泡利不相容原理的缘故,每个状态只允许填一个粒子.而对于玻色子,粒子在各状态上的填充数不受限制.温度降到一个特定值后,越来越多的玻色子处于能量最低的,也就是动量为零的状态.这个现象叫做玻色—爱因斯坦凝聚.这里所说的凝聚不是通常说的那种气体变液体的凝聚,而是“动量凝聚”.也就是说,许多分子都转到动量为零的状态,这就使得它们在坐标空间中还是在容器中的液体,而此时液体的流动性发生了突变.液氦（4He）是玻色子,在2.17K以下的超流转变就是这种“凝聚”.
超流是一种宏观范围内的量子效应.由于玻色—爱因斯坦凝聚,氦原子形成一个“抱团很紧”的集体.超流正是这种“抱团”现象的具体表现.