电子自旋共振中的g因子

凡具有未偶电子的物质,都可作为电子自旋共振的研究对象,将其置于恒定磁场(?)中时,会引起因电子自旋体系与外磁场相互作用所产生的塞曼(Zeeman)能级分裂,如果在垂直外磁场(?)方向上再加一频率为V的电磁辐射线偏振磁场(起作用的是它的右旋圆偏振分量),当满足hv=gμ_BB时,就会发生塞曼能级间的共振吸收(和辐射)现象,这就是电子顺磁共振(EPR)。理论和实验     

开放简并二能级原子系统F_g=2F_e=1跃迁中的量子相干效应

文章分析了满足Fg=2Fe=1跃迁的开放简并二能级原子系统在磁场作用下的量子相干效应。该模型中,驱动场的偏振方向平行于磁场方向且与探针光偏振方向相互垂直。由于驱动场和塞曼分裂对原子的耦合作用,在不同驱动场拉比频率作用下将会分别出现电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)效应,同时伴随相应的正常色散和反常色散。通过控制驱动场强度可以有效控制系统的量子相干效应,同时实现光速调控。     

塞曼效应实验数据处理方法的改进

汞原子的谱线系包括单层和三层结构,不仅二者在磁场中的塞曼分裂存在差异,而且对于三层结构的线系,其塞曼分裂也比较丰富,在垂直于磁场方向观察,随偏振片角度不同,可以依次观察到σ线及π线2种成分,但实验室用的塞曼效应仪所附带的数据处理程序只适用于三层结构线系,利用π线实现比荷测量. 为了扩展仪器的适用范围,在分析汞光谱塞曼分裂波数差的基础上,对比荷公式进行了修改,并编写了相应的处理程序,实际应用效果较好.     

霍尔效应演示板的研发与自制

人教版普通高中课程标准实验教科书《物理.选修3-2》第六章第1节讲到了霍尔元件及霍尔效应.简单地说,霍尔效应就是通过电流的导体在垂直电流方向的磁场作用下,在与电流和磁场均垂直的方向上形成电荷积累和出现电势差的现象.笔者通过实验法,结合新课改要求设计,摸索中自制了演示     

横向塞曼激光器

横向塞曼激光器(TZL)的优异特性是:可同时产生两个垂直偏振的线偏振光,二者之间的频差从几十千赫到几百千赫(取决于磁场强度、谐振腔的各向异性和激活介质的非线性),频差连续可调;具有高的频率稳定度和频率再现度.因此,它在精密干涉计量,晶体旋光性和双折射的检测,多普勒测速等方面有广泛应用前景. TZL的工作原理是基于横向磁场(磁场方向垂直于光的传播方向)下的反常塞曼效应和激光谐振腔的各向异性.原子的发射光谱在磁场作用下发生分裂.在没有谐振腔的作用时,沿光的传播方向可接收到三种线偏振光:　　和　　,它们分别对应于磁量子数之差…     

塞曼效应

塞曼效应是继法拉第效应(1845年)和克尔效应(1888年)之后发现的第三个磁光效应(1896年)。这是光源在磁场的作用下其线光谱发生分裂的现象,它对于光的辐射机理提供了极好的保证,由于及时得到洛仑兹理论的解释而受到重视,被誉为继X光(1895年)之后物理学最重要的发现之一。1902年,塞曼(Pieter Zeeman,1865—1943)因这一发现与洛仑兹(H.A.Lorentz,1853—1928)共获诺贝尔物理奖。     

从原子物理看量子力学

十几年前 ,有一次见到北京大学陈熙谋教授 ,交谈当中 ,发现大家都很关心原子物理课程的更新改革 .他说 ,北京大学有不少老师主张要在现代的理论基础上来讲原子物理 ,就必须在这门课上讲清楚量子力学的基本原理 ;然而 ,凡是理论物理出身的教师 ,都毫无例外地反对这样做 .他和我当然都赞同后一种意见 .事实上 ,我们可以看到国内出版的一些大讲量子力学原理的原子物理教材 ,每每是讲不清楚 ,并且常常是有严重错误的 .例如 ,有一本原子物理的内部教材里 ,居然讲到用Ｊ 和Ｊ- 算符去构造一般角动量的本征态这样比较深入的内容 ,而且竟然出现了把…     

当代“物理学的”唯心论的一个标本──试评海森堡的《物理学和哲学》

海森堡(Werner Karl Heisenberg,1901─)是当代著名理论物理学家,量子力学的创始人之一,现代物理学“哥本哈根学派”的一个代表人物. 以海森堡等人为代表的哥本哈根学派虽然对量子力学的建立和发展作出了巨大的贡献,但在哲学上却有明显的实证论倾向.他们歪曲了量子力学的科学成果,提出了主客观原则上不可分、微观现象不存在因果性等实证论观点.海森堡十分关心物理学的哲学问题,在这方面发表过许多文章、讲话和著作.为了向一般读者宣扬“哥本哈根精神”,海森堡的《物理学和哲学──现代科学中的革命》一书于1958—1959年间分别用英、德文在…     

射频场控制的磁子能级中单色激光吸收抑制

理论上研究了射频场作用下多塞曼能级系统中单色激光的吸收抑制现象.一束单色线偏振或者椭圆偏振的激光作用于铷原子两能级间,线或椭圆偏振矢量方向与磁场方向垂直.在磁场中冷铷原子能级发生分裂,通过一个射频场将这些磁子能级耦合起来.当扫描射频场频率时,计算表明原子对单色光的吸收谱中出现了透射峰,类似于电磁诱导透明现象,光吸收减弱,光场透射增强.对于线性偏振或者椭圆偏振的单色光均能得到透射增强的结果 .这种现象完全不同于通常光泵磁共振实验中射频场与磁子能级谐振时光被吸收最多的现象.这种扫描射频场频率时单色光的透射增强现象来自于磁子能级间的相干效应.计算表明在扫描射频场频率时单色光吸收谱中出现的透射峰与射频场的拉比频率和椭圆偏振光的左旋和右旋圆偏振成分相关.这种射频场控制的单色光透射增强效应在磁场测量,光信息处理等领域有潜在的应用价值.     

射频场控制的磁子能级中单色激光吸收抑制

理论上研究了射频场作用下多塞曼能级系统中单色激光的吸收抑制现象.一束单色线偏振或者椭圆偏振的激光作用于铷原子两能级间,线或椭圆偏振矢量方向与磁场方向垂直.在磁场中冷铷原子能级发生分裂,通过一个射频场将这些磁子能级耦合起来.当扫描射频场频率时,计算表明原子对单色光的吸收谱中出现了透射峰,类似于电磁诱导透明现象,光吸收减弱,光场透射增强.对于线性偏振或者椭圆偏振的单色光均能得到透射增强的结果.这种现象完全不同于通常光泵磁共振实验中射频场与磁子能级谐振时光被吸收最多的现象.这种扫描射频场频率时单色光的透射增强现象来自于磁子能级间的相干效应.计算表明在扫描射频场频率时单色光吸收谱中出现的透射峰与射频场的拉比频率和椭圆偏振光的左旋和右旋圆偏振成分相关.这种射频场控制的单色光透射增强效应在磁场测量,光信息处理等领域有潜在的应用价值.     

塞曼效应的发现

 荷兰物理学家塞曼(PieterLeeman,1865-1943)由于发现光谱的磁致分裂现象,与洛仑兹(H.A.Lorentz,1853-1928)共获1902年诺贝尔物理奖.塞曼坚持研究磁光效应是由于受到了法拉第的启示,因此我们首先介绍一下法拉第的工作.一、法拉第效应的发现大家都知道,法拉第是一位伟大的实验物理学家,他的一生对人类作了许多贡献,最重要的应该是电磁感应现象的发现.他本着自然力的统一性这一信念,坚持探索电与磁的联系,经过十年的反复试验,终于在1831年发现了一系列电磁感应现象,并且进一步总结得出了这些现象的基本规律.     

窄禁带稀磁半导体二维电子气的磁阻振荡研究

通过改变温度和磁场方向对调制掺杂的n型Hg_0.82Cd_0.16Mn_0.02Te/Hg_0.3Cd_0.7Te第一类量子阱中磁性二维电子气磁阻拍频振荡进行了深入的研究，发现不仅温度的变化能够引起磁阻拍频节点位置的变化. 而且改变磁场方向，可以分别调整塞曼分裂和朗道分裂. 从对拍频的分析中，可以将依赖于磁场垂直方向的朗道能级分裂和依赖于整个磁场大小的塞曼分裂区分开来. 关键词： 磁性二维电子气 自旋分裂 塞曼分裂 拍频     

从量子力学层面上认识,到大学物理层面上理解顺磁性和抗磁性

大学物理教科书中对物质磁性——顺磁性和抗磁性的机理描述不自洽.顺磁性用原子磁矩沿磁场方向的"倾倒"来解释,抗磁性用电子磁矩的"旋进"来解释.同样都是磁矩,为什么却有不同的行为呢?显然不能令人信服.本文将从量子力学角度给出两种磁性的来源,从中可以看出,顺磁和抗磁在量子力学的哈密顿量中正好是磁相互作用的展开项中的两项,这两项可以同时存在,也可以只有抗磁性,这取决于原子壳层的电子分布.在保持与量子力学一致的情况下,如何在大学物理层面上理解顺磁性和抗磁性?     

塞曼效应对正常金属/d波超导结中微分电导的影响

通过外加塞曼磁场在d波超导中,研究磁场对d波超导及其正常金属/d波超导结中隧道谱的影响。研究表明(1)塞曼磁场能使能隙变小,且随着磁场变大,超导态会变为正常态,产生一级相变;(2)塞曼磁场可导致零偏压电导峰劈裂,劈裂宽度为2h0(h0为塞曼能)。     

《量子力学原理》自序

记得在给 82级本科生讲量子力学时 ,有位学生问我 :“老师 ,你为什么不照着书讲 ?”这真是个很好的问题 ,因为它反映了对于量子力学的讲授和理解的现状 .大学物理系的学生恐怕都知道这样一句话 :学会了用量子力学解题 ,不一定就学懂了量子力学 .而在老师当中则流传着另一句话 :你教你的量子力学 ,我教我的量子力学 ,每个人都可以有他自己的量子力学 .当然这句话说得有点过头 ,不过在实际上关于量子力学讲法的版本也确实太多 ,而许多对量子力学原理理解上的争论在最后也都是不了了之 .到图书馆里去看看理论物理的教材和参考书 ,无论是国外还…     

运动电偶极矩的类A-C效应

近些年来量子力学中的相位问题在凝聚态物理学中扮演着至关重要的角色,比如Aharonov-Bohm效应,Aharonov-Caser效应和Berry相位.这里我们根据电磁的对偶性,提出一个运动电偶极矩在磁场中也能产生类Aharonov-Caser效应.同时,我们还从数学角度指出产生这些量子力学的相位效应的根源是来自于运动系统中的势能不仅是位置的函数,而且还是速度的函数.因此,根据我们的结论可以设计全新的物理模型来实现新型的量子力学相位效应.     

测定陀螺进动角速度的实验方法

陀螺是一种回转仪，它能显示出回转效应.回转仪的回转效应在科学上和技术上有广泛应用，例如，炮膛内部刻有螺旋式来复线，使射出的炮弹绕几何轴作高速旋转，成为回转仪等等.在微观世界中，具有自旋的电子、原子核和其他基本粒子放在磁场中，受到磁场的力矩也将和陀螺一样，产生进动.这一切都说明进动的重要，对进动角速度的测量，能进一步加深对进动的理解.一、测量原理陀螺可以以很高的转速绕它的自转轴旋转.当它的自转轴和铅直方向偏离时，陀螺受它本身的重力矩的作用，其自转轴绕铅直轴进动而不倒下，这就是陀螺的回转效应.图1是一精制…     

探究电磁驱动现象组合教具的研发与自制

高中物理<选修3-2>第四章电磁感应第七节讲到电磁驱动:当磁场以某种方式运动时,导体中的安培力阻碍导体与磁场间的相对运动.本人通过对比法、实验法,用轴承制作旋转的磁场,用强磁铁代替U型磁铁,用易拉罐做不同形状不同厚度的铝框,在摸索中自制了探究电磁驱动现象的组合教具,它具有现象明显、直观、物美价廉的优点.     

锶原子光晶格钟塞曼减速器的设计与实现

介绍了一种以电脑程序模拟计算线圈分布的方法,以精确匹配作为锶原子光晶格钟中作为冷却装置的塞曼减速器的理论塞曼磁场。说明了优化设计程序的算法结构及基本流程,并对实验中的实际塞曼磁场和锶原子光晶格钟磁光阱信号进行测量。这种设计方法完全基于电脑程序的模拟运算,可以根据实际情况改变物理参数和磁场模型,并迅速有效地计算出与之匹配的线圈分布。计算磁场相对于理论磁场的均方根(RMS)达到2.17×10~(-4)T,实现了较高的磁场匹配度。     

量子力学中三种绘景

描述量子系统随时间的运动有三种不同而又相互等价的方式,称为绘景(picture或representation,又译作图象或表象),它们是海森堡绘景、薛定谔绘景和作用绘景,有关绘景的问题,是量子力学中最基本的问题之一.对于前两种绘景问题的讨论,可以追溯到量子力学建立初期关于薛定谔的波动力学(1926年)与海森堡的矩阵力学(1925年)等价性的讨论. 绘景问题的重要性不仅在于它的应用,也在于它的提出及发展与量子力学几条公理性假设的提出及发展紧密相关. 一般量子力学和量子场论的专著都要介绍这三种绘景,但大多只是给出其定义及有关公式,以致人们不容易领…