一个验证电磁系统角动量守恒的实例

本文从一个实验出发，就电磁角动量、电磁场角动量流密度张量和机械角动量进行讨论，给出带电体系角动量与场角动量守恒的条件．     

电动力学理论中的磁单极子

根据电磁场是规范场的现代物理学观点,在经典电动力学理论框架内讨论了磁单极子存在的可能性及其性质.文章的主要论点是指出在经典电动力学意义下,磁单极子不是朴素观念中的点磁荷,它的存在不会在空间激发非零的磁荷体分布,因而不会动摇经典电动力学的理论基础.引入磁单极子会导致经典电动力学理论具备电磁对偶变换下的对称性,但电磁对偶变换可以把理论的强耦合极限与弱耦合极限联系起来.     

宇称、时间反演及粒子-反粒子对称性的破坏及其意义

在物理学中对称性的研究是非常重要的。对称性的研究可追溯到远古的中华和希腊文化。物理世界中的对称性能使人们抓住事物的本质,使复杂的问题变为简单且能控制。现代科学对各种对称性有很好的定性和定量的描述,而且认识到对称性与守恒定律有着密切的联系。1918年Noether证明在古典力学中相对于每一种对称性存在着一守恒量。比如说,两个点粒子之间的引力作用具有连续的空间转动不变性,这一系统的总角动量是守恒的,也就是说空间旋转对称性对应着角动量守恒。     

寻找磁单极子和分数电荷(下)

2.磁单极子 电荷和电偶极子在自然界里比比皆是.但是,实验上从来没有证实过孤立磁荷的存在[1].磁仍极子是十分普通的,但把一个磁偶板子分成两个,并不得到两个相反的磁荷,而是得到两个更小的磁偶极子.电和磁之间的对称性是人们所向往的一件好事情,所以,物理学家们愿意相信,磁单极子(磁荷)是存在的.不过,如果没有确实的实验证明,就无法作出这样的结论. 存在磁单极子的一个有说服力的理论论证,是1931年狄拉克(P.A.M.Dirac)提出来的[2].他考虑在一个磁荷的场中的单个电子,发现量子力学(角动量的量子化)要求基本电荷(e)和基本磁荷(g)之间成立如…     

电磁学与电动力学中的磁单极-I

本文及后继三篇文章在电磁学和电动力学框架内分别介绍磁单极的若干奇特性质.针对由一个磁单极和一个点电荷构成的体系,首先证明这个体系的电磁场角动量具有极简洁的表达式并讨论可能的电荷量子化,然后显式地演示体系角动量的转化与守恒.     

两个同心带电球壳体系电磁场角动量的研究

电磁场的动量和角动量是经典电磁学有趣而又基本的问题。根据标准电磁理论,电磁场角动量可表示为L_(em)=ε_0∫_vr×(E×B)dV,对恒定电磁场,角动量还可以用L_(em)=∫r×ρAdV来计算,文章对此进行了分析。通过一个简单的模型,即一个固定的绝缘带电球壳处在另一个旋转的绝缘带电球壳中心,分析了该体系电磁场从建立到稳定,再到撤去的过程中,整个系统角动量的变化情况。验证了在建立稳定电磁场的过程中,外力提供的冲量矩一部分转化为电磁场角动量储存在电磁场中,一部分提供体系的转动机械角动量,当撤掉磁场后,电磁场角动量转换成机械角动量,整个过程角动量守恒。     

Kepler方程的共形不变性、Mei对称性与守恒量

研究Kepler系统在无限小变换下的共形不变性、Mei对称性.给出该系统与总能量、角动量不同的新守恒量.并在广义坐标和广义速度构成的空间中讨论这些守恒量的独立性.     

电磁场角动量守恒及其应用

由带电体与电磁场相互作用时角动量守恒推导出电磁场角动量及角动量流的具体表达式,讨论了电磁角动量对于深入理解电磁场基本属性的作用以及它在微观物理学研究中的应用。     

洪德定则的理论解释

引言 1925年,洪德(Hund)发现了一个对给定的原子组态确定最低能级的经验规则[1]它就是我们今天所熟悉的洪德定则.洪德定则可表述为:对一个给定的原子组态,具有最大总自旋角动量的量子数S的能级最低,其中又以最大的总轨道角动量量子数L的能级最低.1927年,洪德描述了只能应用于同科电子的组态的另一个附加的定则[2],这个定则是:凡同科电子的数目N少于或等于一个满支壳层电子数的一半时,由J=｜L一S｜给出最低能级的总角动量量子数J;反之,凡同科电子的数目N大于一个满支充层电子数的一半时,由J=L+S给出最低能级的总角动量量子数J. 洪德定…     

自旋-轨道耦合系统的电子涡旋

在轨道角动量守恒的无自旋-轨道耦合系统中存在带轨道角动量量子数的电子涡旋波解,研究了存在自旋-轨道耦合,轨道角动量不守恒的系统,发现携带总角动量量子数的电子旋量波函数也有涡旋波解,表现为自旋波函数和涡旋波波函数的纠缠波函数.以中心力场中的电子为例,构建了自旋-轨道耦合导致的轨道角动量不守恒但总角动量守恒的情况下,携带固定总角动量量子数的电子沿z轴传播的涡旋波旋量波函数结构.对自旋-涡旋纠缠中相应的电子涡旋波进行了微扰求解,并结合Foldy-Wouthuysen变换,说明了在相对论情况下,中心力场中携带固定总角动量量子数的电子沿z轴传播时也确实存在四分量旋量的涡旋解,从而为有自旋-轨道耦合导致的轨道角动量不守恒但总角动量守恒的系统提供了存在涡旋结构的理论支持.     

穿越辐射理论的量子修正

本文提出了穿越辐射的一种量子处理方案. 为描述在两种介质界面附近的电磁场的稳恒态, 我们采用了熟知的Fresnel系数, 然后作场的正则量子化. 再用通常场论中的微扰方法, 便可得到两种不同极化方向上辐射强度的一般表达式. 二级量子修正可归之于电子自旋的存在. 文中还给出了电子或磁单极子穿越金属界面时的具体公式.     

静止电磁场的角动量

并不是每个学生都会爽快地相信《费曼物理学》第二卷17.4[1]中的佯谬可以用初始就存在的静止电磁场角动量来解释.这里p是动量密度,它正比于坡印廷矢量[2],这一角动量在电流切断后变为0。为保证电磁角动量与机械角动量构成的总角动量守恒,塑料圆盘将开始旋转. 角动量概念是与绕轴运动相联系的.圆偏振波具有角动量似乎易于理解,因为电场与磁场均绕波传播的方向旋转,静止场具有角动量则难于理解. 下面我们来考虑一个可以绕轴自由旋转的力学系,它可借其上所带的电荷同时激发电场和磁场.它与费曼盘不是雷同的模型,但具有某些相同特性而且优点在于…     

Li里得堡原子在振荡场中的回归谱研究

文中应用扩展的半经典闭合轨道理论计算了Li原子在平行电磁场加一个振荡电场中的回归谱.与相同情况下平行电磁场中的回归谱比较,当附加含时振荡场时,静外场中的吸收光谱的强度被很大程度地减弱.另外,分别讨论了回归谱强度随振荡场振幅以及频率的变化规律.     

运动磁单极子的规范势

本文利用诱导SU(2)规范势A_μ=?_μn×n的一些性质,从磁单极子的辐射电磁场强的已知表达式出发,构造出一个n场,使得由它得到的诱导势经约化之后得到的U(1)场强与磁单极子的辐射电磁场强一致。n得到之后,就得到SU(2)规范势,再经约化,就得到相等价的U(1)势,既然它的场强与磁单极子场强一致,它的U(1)势就是磁单极子的U(1)势,这个U(1)势是有奇异的(奇异弦),可以用分区表示的方法来避免它,当粒子静止时,这个势的结果与著名的吴-杨势一致。 关键词：     

在空间转动变换下的角动量本征态随转角的参变数演变的路径积分

研究在空间转动变换下,直接采用转轴的方向角与转角描述角动量本征态的演变过程,并建立一般角动量转动矩阵元以及多重转动矩阵元随转角θ的参变数λ(0→θ)演变的路径积分;给出处理泛函(路径)积分为普通多重积分的一般方法.     

氢及类氢离子光谱精细结构理论计算的改进

原子光谱数据是研究原子结构的重要参数,氢及类氢离子是原子物理和量子力学研究的理想体系.通过对氢及类氢离子光谱精细结构数据的研究发现,需要对Dirac提出的有关理论公式进行改进.本文在考虑了电子的自旋角动量与轨道角动量的耦合作用后,通过对Bohr理论中的电子运动角动量的修改,推导出单电子体系的电子速度公式,结合对Schr dinger的原子轨道能级表达式相对论效应修正,从而得出本文的氢及类氢离子光谱精细结构值的理论计算公式,应用此改进公式,所得的计算值与实验观测值符合得很好,计算结果也反映了氢及类氢离子光谱精细结构数据变化的规律性.     

有旋电子在电磁场及二维谐振子场中运动的双波描述

研究有旋非相对论性电子在相互垂直的均匀电磁场及二维谐振子场中运动的量子单波及量子双波描述. 关键词： 双波描述 有旋电子 电磁场 谐振子场     

电子在均匀磁场中的状态--对自旋的讨论之二

求得了在均匀磁场中的电子沿着磁场方向的动量、角动量分量和能量的共同本征态。计算了电子产生的磁矩,由此继续论证所谓的总磁矩和总角动量其实质是相对论性的轨道磁矩和轨道角动量的看法。     

电中性背景中二维电子气基态能的迭代计算

本文讨论了强磁场中局域电中性二维电子气的基态能的数值迭代计算方法。计算结果表明基态能随总角动量的变化曲线只在某些角动量处出现尖角。 关键词：     

A-B效应的分析

从电子在电磁场中的狄拉克方程出发,得出电子在电磁场中波函数,分析磁矢热A引起的电子概率波的相移,结果表明:影响电子波函数的相位变化不是B而是A(x),即有一个额外相因子附加在电子概率波上,进而通过量子干涉出现图样的位移。结论是A—B效应的存在说明磁场的物理效应不能完全用B描述,而是附加在电子概率波上的相因子。