Saturday, February 28, 2015

a - b效應 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

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
. 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)

AB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。“AB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AB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′=φdψ/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

在基本的相互作用中,包括弱相互作用和强相互作用,规范不变性是决定相互作用形式的一条基本原理。传递这些相互作用的场称为规范场电磁场是人们最熟悉的一种规范场。

5在量子力学中的含义编辑

规范变换(Gauge transmation)是对称操作,变换后所有物理量和物理规律保持不变。[1] 
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”

评论 (3) 只看楼主

 

 

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  • 1楼
    2013-01-07 15:39 Yu_uestc 电磁场与无线技术研究生 只看Ta
    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。
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  • 2楼
    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“。
    [0] |
  • 3楼
    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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