约瑟夫森效应yuesefusen xiaoying

超导电子对通过两块超导体间的极薄绝缘层时发生的量子力学隧道效应。1962年约瑟夫森(Brain D. Josephson)研究了由两块超导体之间夹一层极薄的绝缘层(10^-5米的量级)构成的SIS结，从理论上预言了如下的物理现象：❶直流约瑟夫森效应：在结两端所加的电压为零时，有很小的直流电流通过结，这是超导电子对（库伯对）的隧道电流。流过结的这一超导电流存在一临界值，它与磁场有关。这一现象表明，超导电流能够穿过绝缘层而不引起电压降。夹在两超导体之间的绝缘层也具有了超导电性。约瑟夫森预言了这一现象后几个月，安德森(P.W.Andenson)和洛韦尔(J. M. Rowell)在实验中就观测到了这一现象。
❷变流约瑟夫森效应：在SIS结两端施加一直流电压V时，通过结的超导电子对的隧道电流为一交变电流，其频率为ω(=ReV/h)；如果这时再施加一个频率为ω₁的交变电场，会对结内的交变电流起频率调制作用，从而产生直流分量；结的直流I-V特性曲线上会出现一系列的台阶，该台阶所对应的电压值满足下式2eV/h_＝nω1,n=0,1,2,3…。这一现象表明，当V≠0时，由于流过结的电流为一射频振荡电流，所以库伯对穿过势垒（即发生隧道效应）时会发射或吸收能量为hω=2eV的光子。利用这一效应，通过测量电压和频率，可获得非常精确的e/h值。
上述SIS结，通常称为约瑟夫森超导隧道结。它是一种弱连接超导体。所谓弱连接超导体，是指两个超导体用另一个物体(可以是超导体，也可以是绝缘体或其他非导体)把它们连接起来。如果这个体系能够而且只能够让很小的超导电流I从一个超导体流向另一个超导体，我们就把它称为弱连接超导体。
约瑟夫森效应不是SIS结特有的，而是弱连接超导体共有的。这一效应不仅有重要的理论意义，而且有广泛的应用价值。