• 作者： 郭義雄；金周新；周?
• 作者服務機構： 國立交通大學電子物理系; 國立中山大學電機系
• 中文摘要： 我們製造了一個有一定?度的約瑟芬遜（Josephson)接面的力學類比儀器，該儀器之?置係將許多針擺串在一條橡皮 上，再將此橡皮條用鑽頭夾緊於鐵架上所組成。這種類比儀器的運動方程式與不隨時間變化的約瑟芬遜方程式相同。我們 發現在橡皮條兩端加上同方向的扭力矩就相當於偏電流通過於約瑟芬遜的接面。同樣地，加上反向扭力矩就相當於加上外 加磁場。這種力學類比?置，最大優點在於具有刻劃的齒輪連接在橡皮條的兩端，所以可以容易讀出外加磁場及偏電流的 大小。由此不僅可觀察vortex在超導體接面形成這種高度非線性的物理現象，同時可模擬出不同的穩定vortex模轉移 的情形。我們經過精密地觀察發現除了與G.F.Zharkov所計算的結果相吻合外，同時，亦看出許多關於穩定狀態間的動 力轉移情形。基於這些事實，我們大膽提出了一理論去解釋在Josephson接面中的'共振模'現象。我們假定在不隨時間 變化之Josephson方程式的穩定狀態解，即相當於我們在力學類比中所觀察到穩定狀態的電流結構，這種狀態可分?Meis-sner式，vortex式，或是兩者共存的形式。只要外加來源的能量（包括電壓、電流或外加電磁場）大到使其可由另一穩 定狀態轉換至另一狀態時，接面上即會感應?生一偏壓，並有電磁波?生，倘若該電磁波之波長等於接面長度的整數倍時 ，由於接面與?空之阻抗相差甚多，即有相位鎖住現象，而?生幾何共振。 由力學類比所觀察到vortex形成的原因及其動力轉移的現象，再加上本文作者之一（郭義雄）於1979、1980年分別在 美國低?物理雜誌發表的短接面共振現象之理論與?正實驗數據在質與量完全相符之證據上，我們認?對於最近潛心在這 方面研究者所常引用之Fulton和Dynes所提出以一個弧立vortex慣性運動模式去解釋Josephson接面的共振理論，並 非必要。
• 英文摘要： A pricise mechanical analog of a finite-width Josephson junction has been developed. This analog consists of an array of pendulum hanging along a rubber string. This model has an equation of motion that is formally identical to the time - independent Josephson equation. We find that a directional torque of the same sense applied to the edges of the array corresponds to the bias current I and the twisting torque corresponds to an external magnetic field He In particular, the torques can be read with the aid of a number of gears attached to the array. The mechanical analoque allows us to analyse the static and dynamic properties of vortices in the junction either in or without external magnetic field with a bias-current quantitatively and qualitatively. The analog not only gives a quick and new physical insight into the highly nonlinear behavior of various vortex formation, but also demonstrates vividly dynamic transitions of different stable modes in the junction barrier. Based on this fact, we propose a simple model for resonant modes in the Josephson junction barrier. According to our viewpoint, we think that it is not necessary to explain such resonant modes in terms of inertial motion of an isolated vortex, suggested by Fulton and Dynes in 1972 and used by many authors recently.
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