超导体试验.DOC

超導體實驗 一、目的 西元1911年時，萊登實驗室的Kamerlingh-Onnes等人將許多金屬冷卻至極低溫，發現其電阻會隨著溫度下降而下降。在這些金屬中，某一些種類其電阻在極低溫時電阻會出乎意料的驟降為零，例如水銀(Hg)。水銀在4.2 K以上時仍有電阻存在，但溫度再低至4.2 K以下時，電阻突然消失了！一個 (b) 釤（Samarium）鈷(Cobalt)磁石 約三個 (c) 釤（Samarium）鈷(Cobalt)磁石 約二個 (d) 非磁性板 約一個 (e) 特製小鉗子（材質為乙烯氯化物） 長度約120mm 一支 (f) 皮製手套 一雙 (g) 護目鏡 一個 ※為安全起見，任何在使用液態氮倒入實驗杯皿之前需要戴上手套以及護目鏡，以免發生危險。 圖一、超導體實驗組及配件 三、實驗注意事項 本實驗所使用的液態氮，其溫度約在-196℃，操作時務必小心。 1. 本實驗所使用的液態氮儲存在特定的容器內（約20公升），使用時打開容器瓶蓋並以杓子取出所需要的容量放入實驗杯皿內。 2. 不可直接接觸液態氮以及近距離觀察，使用液態氮時護目鏡及皮製手套必須戴上，避免因液態氮（快速蒸發）濺及皮膚而造成危險。 3. 實驗過程中需要夾起超導體陶磁與釤鈷磁石時，務必要使用特製小鉗子夾起，不可徒手拿起。 4. 在超導體實驗的過程中，若需要較長的時間則必須要注意實驗室的通風狀況。 5. 為保持釤鈷磁石原有的磁性強度，實驗過程中會吸引金屬或磁鐵。因此應避免與上述材質碰撞，以免造成脆裂。 6. 釤鈷磁石是一種脆弱的材質，實驗過程中應避免掉落地上或撞擊其他物體。 圖二、將釤鈷磁石移向超導體 四、實驗方法 1. 將實驗杯皿放置於實驗桌中，打開杯皿蓋以特製小鉗子將超導體陶磁夾起放置杯皿中間位置（如圖二所示）。 2. 打開液態氮容器，小心地以杓子取出所需要的容量放入實驗杯皿內（此動作前務必要穿戴護目鏡以手套），經過一段時間後實驗杯皿內會有沸騰（蒸發）的現象產生。 3. 當實驗杯皿內沸騰（蒸發）的現象停止時，所產生的泡沫一併消失，這時是進入冷卻的狀態。 4. 以特製小鉗子夾起1至2片磁石，小心地靠近驗杯皿中超導體並且輕放在超導體的上方。 5. 觀察超導體陶磁與磁石的接觸面，可以發現磁石浮在超導體陶磁的上方而產生Meissner 現象（完全反磁性），如圖三所示。 圖三、超導體現象 五、注意事項 超導體陶磁必須保持在乾燥的環境，尤其在100℃的熱水環境下超導體陶磁會產生化學反應並且會產生腐蝕的現象。剛完成實驗後，超導體陶磁因為在冷卻階段中，使的空氣中會有霜附著在超導體陶磁上，可以將該超導體陶磁移至較為乾燥的地方幾分鐘，並用衛生紙或布包裹起來。 1