. 电偶极子(5分)
电偶极子(electric
dipole)是两个等量异号点电荷组成的系统。电偶极子的特征用电偶极矩p=lq描述,其中l是两点电荷之间的距离,l和p的方向规定由-q指向+q。
2.
啊哈罗诺夫-玻姆效应(5分)
A–B 效应,全名阿哈罗诺夫-玻姆效应,是个物理学实验。它证明了矢势的重要性,是量子力学和电动力学发展史上的重要实验。“A–B”这个名称取自设计这个实验的两位理论物理家亚基尔·阿哈罗诺夫和戴维·博姆姓名的首字,前者因这个实验而得到1998年沃尔夫物理学奖。巧合的是,物理学家也用A表示矢势,B表示磁场,赋予A–B 效应这个名字更加深刻的涵义。
观察阿哈罗诺夫-玻姆效应的双缝实验:电子穿过两个窄缝后在远处萤幕产生干涉图样。虽然电子路径并没有经过有磁场的空间、双缝后面的线圈形成磁场使干涉图样偏移。
3.
单联通区域(5分)
单连通区域是数学的基本概念之一,定义有各种各样的形式;最一般的形式是:
空间E(有限维的或是无穷维的)中区域D称为单连通的,如果任何一条属于D的简单连续闭曲线,都能连续收缩到D中预先指定的任何一点,在收缩过程中曲线始终是闭的、且完全属于D。
4.
规范变换(5分)
用A和φ来描述电磁场,但是它们不是唯一的,也就是给定的E和B并不对应于唯一的A和φ。这是因为对矢势A可以加上一个任意函数梯度,结果不影响磁场B,而这加在A上的梯度部分又可以从▽φ中除去,结果也不影响E。设ψ为任意时空函数,做变换(A→A′=A+▽ψ,φ→φ′=φ–dψ/dt)
则(A′,φ′)和(A,φ)描述同一电磁场,那么以上变换式称为规范变换。每组(A,φ)称为一种规范。
本文介紹了有重要歷史意義的a - b效應, a - b效應揭示了兩點物理觀念的變革:一是電磁矢勢有物理效應。二是在無場強但有磁矢勢( b = 0 , a 0 )的區域,波函數的相位因子與其運動空間結構有關。 a - b效應顯示; e 、 b是局域量, a 、是總體量,只有加入a 、之后的描述,并通過a的環路積分,才能對電磁場的作用做出完全準確的描述。
推导编辑
我们先做以下推导:由麦克斯韦方程组,我们在恒定场中,由B的无源性引入矢势A,使
B=▽×A………………………………(1)
因为在一般的变化情况中,B仍然保持无源性,所以B与矢势A的关系(1)式是普遍成立的,矢势A的物理意义是:在任一时刻,A沿任一闭合回路的线积分等于该时刻通过回路内的磁通量。
在一般的变化情况下,电场E的特性与静电场不同,电场E一方面受到电荷的激发,另一方面也受到变化磁场的激发,后者所激发的电场是有旋的。因此,在一般的情况下,电场是有源和有旋的场,它不可能单独用一个标势来描述。在变化情况下电场与磁场发生直接联系,因而电场的表示式必然包含矢势A在内。把(1)式代入麦克斯韦方程组可得
▽×(E+dA/dt)=0
该式表示矢量E+dA/dt是无旋场,因此它可以用标势φ的负梯度描述:
E+dA/dt=–▽φ
因此,一般电场的表示式为:
E=–dA/dt–▽φ ………………………………(2)
现在的E不再是保守力场,一般不存在势能的概念,标势φ失去了作为电场中势能的意义,因此,在高频的系统中,电压的概念也失去了确切的意义。在变化场中,磁场和电场是相互作用着的整体,必须把矢势和标势做为一个整体来描述电磁场。
3定义编辑
用A和φ来描述电磁场,但是它们不是唯一的,也就是给定的E和B并不对应于唯一的A和φ。这是因为对矢势A可以加上一个任意函数梯度,结果不影响磁场B,而这加在A上的梯度部分在(2)式中又可以从▽φ中除去,结果也不影响E。设ψ为任意时空函数,做变换 A→A′=A+▽ψ
φ→φ′=φ–dψ/dt …………………………(3)
有 ▽×A′=▽×A=B ,
–▽φ′–dA′/dt=–▽φ–dA/dt=E
则(A′,φ′)和(A,φ)描述同一电磁场,那么变换(3)式称为规范变换。每组(A,φ)称为一种变换。
在电动力学中,由于表示电磁场客观属性的可测量的物理量为E和B,而不同的规范对应着同一的E和B,因此,如果用势来描述电磁场,客观规律应该和势的特殊的规范选择无关。当势做规范变换时,所有的物理量和物理规律都应该保持不变,这种不变性称为规范不变性。
4意义编辑
5在量子力学中的含义编辑
- 参考资料
经典,有没有 物理上的力引力场困难除外(几何的)时空弯曲,电磁场也有类似的问题,不可积分相位因子
物理学是很清楚的,有就是有,没有就是没有,实验上就是,实验结果没有电磁效应。
杨振宁:不可积相位因子和规范场的积分表示.
不可积相位因子:
“A
电磁势作为可观测量
刚体转动取向空间是非欧的多连通空间
个人观点
“可观测量”的定义为“可以由时空坐标的测量和计算得到的东西”即“可观测量就是时空坐标的函数”
以电场E为例,在一个惯性系中,给定时刻给定位置无初速的释放一个点电荷,在电荷的运动轨迹上测量一列以初始位置为极限的点列(事件列),则“物理量a(点电荷在初始时刻的加速度)是可观测量”的意思就是“a是这列事件列(时空坐标构成的数列)的函数”;“物理量E(初始时刻电荷所在位置的电场)是可观测量”的意思就是“E是这列事件列的函数”,具体函数关系就是“E等于初始时刻的加速度乘以点电荷的质量再除以点电荷的电量”
进一步的,“xx规范电磁势(满足xx规范的电磁势)是可观测量”的含义就是“xx规范电磁势是某些事件集合的函数”,这里的函数形式包含了“xx规范”的限制
同样的,“oo规范电磁势是可观测量”的含义就是“oo规范电磁势是某些事件集合的函数”,这里的函数形式包含了“oo规范”的限制
因为“xx规范电磁势”与“oo规范电磁势”作为事件集合的函数有着一定的相似性,所以“xx规范电磁势”与“oo规范电磁势”被认为是同一种物理量,统称“电磁势”。“电磁势是可观测量”的含义就是“xx规范电磁势和oo规范电磁势(等等各种规范电磁势)是可观测量”
类似的,“电磁场张量是可观测量”的含义就是“电场和磁场是可观测量”
刚体转动取向空间是非欧的多连通空间
个人观点
“可观测量”的定义为“可以由时空坐标的测量和计算得到的东西”即“可观测量就是时空坐标的函数”
以电场E为例,在一个惯性系中,给定时刻给定位置无初速的释放一个点电荷,在电荷的运动轨迹上测量一列以初始位置为极限的点列(事件列),则“物理量a(点电荷在初始时刻的加速度)是可观测量”的意思就是“a是这列事件列(时空坐标构成的数列)的函数”;“物理量E(初始时刻电荷所在位置的电场)是可观测量”的意思就是“E是这列事件列的函数”,具体函数关系就是“E等于初始时刻的加速度乘以点电荷的质量再除以点电荷的电量”
进一步的,“xx规范电磁势(满足xx规范的电磁势)是可观测量”的含义就是“xx规范电磁势是某些事件集合的函数”,这里的函数形式包含了“xx规范”的限制
同样的,“oo规范电磁势是可观测量”的含义就是“oo规范电磁势是某些事件集合的函数”,这里的函数形式包含了“oo规范”的限制
因为“xx规范电磁势”与“oo规范电磁势”作为事件集合的函数有着一定的相似性,所以“xx规范电磁势”与“oo规范电磁势”被认为是同一种物理量,统称“电磁势”。“电磁势是可观测量”的含义就是“xx规范电磁势和oo规范电磁势(等等各种规范电磁势)是可观测量”
类似的,“电磁场张量是可观测量”的含义就是“电场和磁场是可观测量”
评论 (3) 只看楼主
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2013-01-07 15:55 feng1734 只看Ta
引用@apple_Yu 的话:大概,看完第二段,理解是,观测电场是靠观测电荷间接得到。 第三段就看不明白了。
电磁场是通过测量点电荷的运动状态得到的,同样的,有这么一个物理量也是通过测量电磁场得到的,所以它可以写作电磁场的函数,也是一个可观测量。
这个函数形式一定要求该物理量满足某种规范,只有这样给定了电磁场,该物理量才有唯一的取值与之对应(这才叫函数),于是这个物理量就叫可以叫做”xx规范物理量“
这样,改变这个电磁场的函数所要求的规范,则能得到一大堆不同规范的这种物理量。这些物理量统称”电磁势“,”xx规范物理量“就叫做”xx规范电磁势“了
既然所有的(满足不同规范的)”xx规范电磁势“都是可观测量,那不妨简单描述为为”电磁势是可观测量“。
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2013-01-07 16:08 Yu_uestc 电磁场与无线技术研究生 只看Ta
引用@feng1734 的话:
电磁场是通过测量点电荷的运动状态得到的,同样的,有这么一个物理量也是通过测量电磁场得到的,所以它可以写作电磁场的函数,也是一个可观测量。
这个函数形式一定要求该物理量满足某种规范,只有这样给定了电磁场,该物理量才有唯一的取值与之对应(这才叫函数),于是这个物理量就叫可以叫做”xx规范物理量“
这样,改变这个电磁场的函数所要求的规范,则能得到一大堆不同规范的这种物理量。这些物理量统称”电磁势“,”xx规范物理量“就叫做”xx规范电磁势“了
既然所有的(满足不同规范的)”xx规范电磁势“都是可观测量,那不妨简单描述为为”电磁势是可观测量“。
2013-01-07 15:55 feng1734 只看Ta
这个函数形式一定要求该物理量满足某种规范,只有这样给定了电磁场,该物理量才有唯一的取值与之对应(这才叫函数),于是这个物理量就叫可以叫做”xx规范物理量“
这样,改变这个电磁场的函数所要求的规范,则能得到一大堆不同规范的这种物理量。这些物理量统称”电磁势“,”xx规范物理量“就叫做”xx规范电磁势“了
既然所有的(满足不同规范的)”xx规范电磁势“都是可观测量,那不妨简单描述为为”电磁势是可观测量“。
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引用@apple_Yu 的话:大概,看完第二段,理解是,观测电场是靠观测电荷间接得到。 第三段就看不明白了。电磁场是通过测量点电荷的运动状态得到的,同样的,有这么一个物理量也是通过测量电磁场得到的,所以它可以写作电磁场的函数,也是一个可观测量。
这个函数形式一定要求该物理量满足某种规范,只有这样给定了电磁场,该物理量才有唯一的取值与之对应(这才叫函数),于是这个物理量就叫可以叫做”xx规范物理量“
这样,改变这个电磁场的函数所要求的规范,则能得到一大堆不同规范的这种物理量。这些物理量统称”电磁势“,”xx规范物理量“就叫做”xx规范电磁势“了
既然所有的(满足不同规范的)”xx规范电磁势“都是可观测量,那不妨简单描述为为”电磁势是可观测量“。
2013-01-07 16:08 Yu_uestc 电磁场与无线技术研究生 只看Ta
引用@feng1734 的话:
电磁场是通过测量点电荷的运动状态得到的,同样的,有这么一个物理量也是通过测量电磁场得到的,所以它可以写作电磁场的函数,也是一个可观测量。
这个函数形式一定要求该物理量满足某种规范,只有这样给定了电磁场,该物理量才有唯一的取值与之对应(这才叫函数),于是这个物理量就叫可以叫做”xx规范物理量“
这样,改变这个电磁场的函数所要求的规范,则能得到一大堆不同规范的这种物理量。这些物理量统称”电磁势“,”xx规范物理量“就叫做”xx规范电磁势“了
既然所有的(满足不同规范的)”xx规范电磁势“都是可观测量,那不妨简单描述为为”电磁势是可观测量“。
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