光電效應(yīng)與超導(dǎo)效應(yīng)（彌散理論推測常溫常壓超導(dǎo)材料的結(jié)構(gòu)）

2023-08-05 17:33:52來源：嗶哩嗶哩

光電效應(yīng)與超導(dǎo)效應(yīng)

桶、石頭、沙子和水

我們先講一個故事，相信很多人都聽過，就是桶里裝東西，先裝滿石頭，再往里裝沙子，再往里倒水，這樣這個桶里基本就裝滿了。現(xiàn)在做一個假設(shè)，即桶底是空的，但是石頭卡在桶里，這樣我們往下倒沙子，那么沙子就可以快速往下流而石頭不能；接著這個桶里有恒定的沙子流過，再倒入水，水一樣可以在桶中快速流動，幾乎不受阻礙。如果流量不夠，我們可以提高壓強(qiáng)來提高流速以此獲得足夠的流量。再者如何保證水流方向完全受到控制而不流失呢？

(資料圖片)

1)????? 桶不能漏，水就不會流失。

2)????? 水通過的載體和通道不吸收水。

3)????? 載體內(nèi)容物與載體都不吸收水且之間不會破壞腐蝕形成隧洞而流失水。

同樣電流通過導(dǎo)體也是如此。

超導(dǎo)的形成

這時我們再回過頭來看超導(dǎo)效應(yīng)即導(dǎo)體的電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。可以大大提高能源的儲存效率和轉(zhuǎn)化效率。所以我們可以了解到超導(dǎo)的結(jié)果是讓電流提供的電能不會損耗，進(jìn)一步微觀程度描述就是電荷不會在導(dǎo)體中逸散出來。在今天電磁已經(jīng)被證明是同一種效應(yīng)的不同表現(xiàn)，因而很容易得出超導(dǎo)的前提必然是形成一個超級磁體，這就是邁納斯效應(yīng)——懸浮效應(yīng)。因為外加磁場會改變電荷的自動方向，當(dāng)內(nèi)部形成一個封閉磁場與外界對抗，那么導(dǎo)體中的自由電荷的運(yùn)動方向就會穩(wěn)定得多，從而降低導(dǎo)體電阻。（這也是為什么多數(shù)情況下日常用電必須使用絕緣體覆蓋原因之一。）

這里我們需要討論電阻是絕對為零還是無法測出。很顯然磁場效應(yīng)對電荷運(yùn)動狀態(tài)的影響是巨大的，只要有一個更強(qiáng)大磁場，那么電阻就不可能為零。并且電荷在定向運(yùn)動過程中超導(dǎo)體內(nèi)部的磁場并不可能完全均勻，必然有強(qiáng)弱之分，那么導(dǎo)體的電子運(yùn)動并不可能那么理想，只能無限接近于零。也就是導(dǎo)體與更強(qiáng)大磁場的距離足夠大，那么就可以減小電阻了。

對于人類目前的能量利用和地球太陽等能源的循環(huán)和輸入輸出而言，只要電阻足夠小，人類可以使用的能源就無限可循環(huán)，那么對于能量的需求就會降低無數(shù)倍而減小沖突。

一般超導(dǎo)的電阻率界限是10∧（-16），只要達(dá)到這個界限，這個材料就可以定義為超導(dǎo)材料了。

但是這些和光電效應(yīng)有什么關(guān)系嗎？

超導(dǎo)是封閉的光電效應(yīng)現(xiàn)象。

光電效應(yīng)的現(xiàn)象推測

這里我們可以先對超導(dǎo)現(xiàn)象的幾個表現(xiàn)做一個分析:

1)????? 光頻率越大，電子逸出功就越大。

2)????? 光頻率不足，無論光強(qiáng)多大都無法產(chǎn)生光電效應(yīng)。

3)????? 反應(yīng)時間約10∧（-19）

4)????? 光頻率與光強(qiáng)越大，逸出電荷越多。

5)????? (3的隱藏現(xiàn)象:光照頻率足夠，時間過短也不會產(chǎn)生光電效應(yīng))

解釋(實際中任何物理狀態(tài)都是動態(tài)平衡，而沒有完全靜態(tài)的物理現(xiàn)象)

（1）???? 當(dāng)光子頻率遠(yuǎn)小于此種金屬板固有電子頻率，那么光子就無法較多的進(jìn)入金屬板與其中的電子產(chǎn)生動量轉(zhuǎn)化，大部分光子就以反射的形式運(yùn)動，而少量進(jìn)入金屬板的光子也由于無法參與金屬板中電子運(yùn)動而最終也逸散而出。在這個過程中由于電子自由逸散的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光子的反射和逸散，那么光電效應(yīng)就無法被觀察到。

（2）???? 當(dāng)光頻率等于金屬板中電子的頻率，任意光照都會產(chǎn)生明顯的光電效應(yīng)，從而使金屬板帶正電而容易觀察到。當(dāng)光熄滅，金屬板會快速回復(fù)電中性，并且光強(qiáng)越大，金屬板的電荷變化速率越大。

（3）???? 當(dāng)光頻率遠(yuǎn)大于金屬中電子頻率，光子會使金屬中的粒子排列更加密集，從而更容易產(chǎn)生光電效應(yīng)。當(dāng)時間過短，光強(qiáng)較小，也不會產(chǎn)生光電效應(yīng)，因為此時金屬板會快速吸收光子，成為此時金屬板為“黑體”，但是金屬板會發(fā)熱。這個現(xiàn)象也成為熱力學(xué)現(xiàn)象的重要內(nèi)容，是黑體輻射的重要原因。（黑洞現(xiàn)象可能是因此而形成的即光子進(jìn)入了比它還小的基本組成星體內(nèi)而被吸收，這些黑體粒子獲得動量在黑洞表面形黑體層，因而形成我們所看到的黑體，而不是像恒星一樣的狀態(tài)。也許黑洞是恒星的起源。當(dāng)黑洞內(nèi)部物質(zhì)在當(dāng)前的宇宙環(huán)境中衰變數(shù)量達(dá)到一定界限，就會變?yōu)楹阈恰６诙锤浇霈F(xiàn)的宇宙無線電輻射，則是黑洞內(nèi)部坍塌而造成的巨大能量場的地質(zhì)活動，就像在水里掉進(jìn)了一塊石頭一樣。因為黑洞基本粒子過小，因而任何輸入的粒子都可以使內(nèi)部產(chǎn)生巨大能量。而白洞則是大量超大原子結(jié)構(gòu)的星體，經(jīng)過白洞的光幾乎都被散射出來，而無法攻擊這些超大原子。但是當(dāng)白洞在當(dāng)前環(huán)境中成長到足夠大，原子就會逐漸變小，而接近光子，成為宇宙物質(zhì)傳遞的一種普遍粒子。）。

（這個也從另一個角度去解釋光的彎曲現(xiàn)象可能是光電效應(yīng)的一種在外的特殊表現(xiàn)。(光照射入太陽，太陽表面的超小粒子更容易被激發(fā)，形成太陽表面粒子，而這部分粒子不容易被觀察到，因而產(chǎn)生了光線在太陽附近彎曲的現(xiàn)象。檢測射入光強(qiáng)度和射出光強(qiáng)度可以檢測太陽在衰老還是在成長，并且可以測算出太陽的變化速率。）

當(dāng)光強(qiáng)、時間和頻率與金屬板電子運(yùn)動的速率在平衡附近波動時，金屬板會時隱時現(xiàn)。（天上的星星閃爍也是這個道理）

當(dāng)光強(qiáng)、時間和頻率足夠，金屬板才可以被發(fā)現(xiàn)。

光電效應(yīng)的速率與金屬中電子和光子瞬時輸入輸出比相關(guān)。

超導(dǎo)的本質(zhì)與目的

如果我們注意就會發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)的本質(zhì)目的:

1)????? 人類控制輸入的電流盡可能不被介質(zhì)逸散到外部而產(chǎn)生定向的能量損耗。

2)????? 電能和其他能量的轉(zhuǎn)化率大大提高。

3)????? 降低能量的獲取頻率和難度，并且可以容易儲存能量。

超導(dǎo)體可以使熱力學(xué)第零定律在第一，第二定律中形成最大效率的轉(zhuǎn)化。從之前的敘述中我們可以看到，這是可能的。

超導(dǎo)的結(jié)構(gòu)推測

因此推測地球環(huán)境中室溫常壓超導(dǎo)材料工業(yè)化普及化的條件如下:

1)????? 超導(dǎo)材料必然是層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。

2)????? 非金屬與金屬組成保護(hù)層形成超導(dǎo)夾心層或者芯鞘結(jié)構(gòu)。(超導(dǎo)是導(dǎo)體中存在非常穩(wěn)定的電子，這樣導(dǎo)入的電流就可以盡可能減少對這些電子做功而發(fā)熱。

3)????? 可以制造多層復(fù)合結(jié)構(gòu)或者多根材料來形成足夠動力。

4)????? 非金屬必須含有氧氣，非金屬必須含有鐵或者附近常溫常壓有磁金屬。

5)????? 使用它必須在外部提供相對穩(wěn)定的條件或者保護(hù)層，以提高導(dǎo)體的使用周期。高純氧化鋁是很好的保護(hù)材料。

6)????? 稀土金屬的加入可以大大改善材料的使用周期，使用性能，降低保存環(huán)境的要求。(地球上的稀土金屬是超大引力作用的結(jié)果，因而可以加入這些大金屬原子可以提高材料晶格的穩(wěn)定性，并且可以提高晶格尺度，為電流運(yùn)動創(chuàng)造更巨大的空間，從而提高超導(dǎo)材料的效率，使其不容易在地球引力作用下快速衰變。)(地球磁場的主體是鐵附近的金屬原子為骨架形成的超強(qiáng)磁場。因而指南針可以確定方向）（星體的年齡與元素衰變主體相關(guān)，不同星體在不同環(huán)境中形成磁場的元素不同。）

超導(dǎo)的測定與應(yīng)用注意事項

(現(xiàn)在制備出來超導(dǎo)材料其一沒有重視材料的保護(hù)，其二部分超導(dǎo)材料的電阻率檢測數(shù)據(jù)各異在于對超導(dǎo)性質(zhì)的理解不同，比如鐵基氧化物材料的超導(dǎo)機(jī)理是表面起作用還是內(nèi)部結(jié)構(gòu)起作用的分歧。本人認(rèn)為是整體起作用，而電流的主體流動位置應(yīng)該在芯鞘內(nèi)部，而非外部氧化層。因此測量電阻率必須在芯鞘結(jié)構(gòu)兩端測量而非任意表面。芯鞘外部結(jié)構(gòu)是其自身磁場的主體，是抵消一部分場外磁場的主體。)

地殼表層自然超導(dǎo)體未被發(fā)現(xiàn)的原因

自然界地殼表面也存在超導(dǎo)材料，并且處于地質(zhì)活動比較強(qiáng)烈的地方。它們難以被發(fā)現(xiàn)的原因有以下:

1)????? 層狀結(jié)構(gòu)容易被地質(zhì)運(yùn)動破壞。

2)????? 自然狀態(tài)下不能獲得足夠的保護(hù)層。

3)????? 地質(zhì)活動中溫度變化會破壞導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，造成缺陷而失去超導(dǎo)性質(zhì)。

結(jié)論

因此更進(jìn)一步描述常溫常壓超導(dǎo)體必然是一個層狀封閉磁體，外部不具有高溫超導(dǎo)性能，并且電阻較大，只有其中的芯鞘或者層狀結(jié)構(gòu)才是實現(xiàn)超導(dǎo)的內(nèi)容。并且晶格大小狀態(tài)相同情況下，磁性越強(qiáng)，超導(dǎo)效應(yīng)越明顯。且大型晶格（即稀土金屬的摻雜）的數(shù)量和體積必須限制在合理范圍內(nèi)，其超導(dǎo)性質(zhì)與內(nèi)部磁場大小和晶體堆積模式相關(guān)。

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