关于相互作用能的思考

讨论引力场中两物体及电势场中两电荷的相互作用能与相互作用距离的关系,并推广到光子及自由粒子的情况－利用光子的能量表达式,给出了导出光子自旋角动量的一种方法－     

液相纳米微粒体系的颜色与共振吸收和共振散射的关系

物质的颜色与吸收、散射及光子与电子的相互作用有关.电子和光子虽然是截然不同的实体,它们分别服从不同的统计分布规律,电子具有质量并带有电荷,而光子的静质量为零并且是电中性的等等,但是它们都是具有能量和动量的"粒子",都可以与其他物质相互作用而交换其能量和动量,它们之间存在着一定的相似性[1,2],因此二者可发生共振.     

协变的分波分析

本文討論低自旋情况下的两粒子相互作用的协变的分波分析問題。引入了协变的角动量算符和相对論不变的角量子数,利用协变的軌道角动量算符与四維相对动量算符的对易关系,唯一地定出了协变的軌道角动量算符在四維相对动量表象中的表示式和它的本征函数。在自旋1/2的粒子和光子的情况下,利用狄拉克方程和麦克斯威方程,定义了作为协变的总角动量組成部分的自旋算符,并求出了它們与协变的軌道角动量算符的耦合。对自旋0,1/2的粒子的散射和光致产生过程,作出了协变的分波分析,用四維不变量表出了不变振幅。通常的角量子数和质心系中散射角的余弦,現今換成了相对論不变的角量子数和始、末态中的四維相对动量(单位四維矢量)的标量积。非协变分波分析中质心系中的能量的作用,由四維总动量的模来代替。我們的結果消除了在利用分波分析研究散射过程时的角动量公式体系不便保持相对論不变形式的困难。     

定轴转动刚体的碰撞动力学实验研究

通过理论分析了钢球水平撞击细杆瞬间细杆的受力及该系统动量和角动量的变化情况,并设计实验进行验证。实验中,利用PASCO数字化实验采集装置测得碰撞前后各时刻的钢球位置和细杆的角位置,得到系统的动量和角动量变化情况;同时利用力传感器测量了不同碰撞点情况下转轴对细杆施加的约束力分力,以此为基础,解释了系统动量的变化规律。实验结果与理论分析相吻合。     

氢原子的量子理论

阐述了表征氢原子内在属性的各种物理量的微观本质,证明氢原子系统的量子能量、系统内部电子的量子轨道动量及原子核和电子的量子相对距离均与原子系统所处的量子状态有关.当原子系统处于不同的量子状态时,上述量子物理量的取值完全不同.首次建立适合氢原子特性的量子算符代数理论.根据氢原子的量子哈密顿量表示,结合创新的量子算符代数理论,得到氢原子的能量、氢原子的基态能量、电子轨道角动量、氢原子的光谱常数等各种物理量的理论值.结果表明,氢原子的能量、氢原子的基态能量、氢原子的光谱常数均与氢原子中的原子核及电子的量子尺寸有关.氢原子的光谱常数与实验测定值完全符合.     

高能核-核碰撞中喷注淬火效应增强与直接光子各项异性的研究

通过计算给出了在LHC能区非对心核一核碰撞中由椭圆流v_2表示的高横动量直接光子的方位角不对称性.该高横动量光子是由喷注与热密介质相互作用而辐射出来的.光子椭圆流与强子椭圆流v_2相差π/2的相位,是直接光子椭圆流中负值的来源.同时,计算表明LHC能区直接光子v_2随粒子横动量p_T的变化趋势与RHIC上的实验结果一致,但LHC能区较RHIC能区直接光子流v_2值更小,且v_2值由负到正对应的转换p_T值更高.这表明在LHC能区喷注淬火效应更为明显,表面发射的直接光子对光子椭圆流的贡献份额增强.     

基于光子轨道角动量的量子图像传输研究

轨道角动量是光子角动量的一种描述形式。不同于极化角动量态,一个光子可同时包含任意多轨道角动量态。文中考虑将光子轨道角动量态应用于量子图像传输。首先基于图像比特信息,提出比特直接关联传输方案,以数值仿真和实验验证了方案的有效性。为了提高传输速率,文中对比特直接关联传输方案进行改进,提出了JPEG结合线性分组码传输方案,并以数值仿真和实验方法比较两种方案的性能。研究结果表明,JPEG结合分组码传输方案相对于比特流直接关联传输方案,在增加1.225倍的传输次数情况下,图像质量会有16 db的改善。     

光电效应和康普顿散射中光子和电子的相互作用

基于爱因斯坦的光子原理,应用能量,动量守恒定律和相对论效应,讨论了光电效应和康普顿散射中光子与电子相互作用的过程,揭示出二者的物理本质．     

量子计算机与量子物理（3）

2．11EPR实验[24]与EPR对在爱因斯坦与玻尔这两个科学伟人的世纪之争中，1935年，爱因斯坦、波多尔斯基（Podolsky）和罗孙（Rosen）提出一个思想实验。假设，一个单一的稳定粒子炸裂成两个相等的碎片A和B。根据海森伯不确定性原理，我们不能同时确定一个碎片的动量和位置。但是，由于动量守恒，测得A的动量就知道B的动量；由于对称性，测得A的位置就知道B的位置。如果这两个碎片高得很远，就存在“超距相关性”或“非定域相关性”。这个思想实验被称为EPR实验。后来，人们利用角动量为零的粒子衰变为两个光子A和B，它们必定具有相…     

关于宇宙的能量动量和角动量

广义协变的能量动量守恒定律和作者建立的广义协变的角动量守恒定律克服了其它各种表述形式的困难，本文利用它们研究了Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ－Ｗａｌｋｅｒ宇宙的能量动量和角动量．由于本文采用的守恒定律是广义协变的，所以与坐标选择无关，这与其它文献不同．结果表明Ｒ－Ｗ宇宙的能量动量和角动量皆为零，并给出了零结果的物理诠释．     

物理学中的角动量研究

对物理学中的角动量问题进行了讨论,角动量是物理学中的一个重要概念,同时也是一个容易让人产生模糊的物理概念。对刚体转动问题中的定轴运动角动量方向问题进行了分析,指出了在一般情况下角动量方向与定轴方向是不同的;对原子运动中的角动量进行了探讨,指出了原子轨道角动量算符不是力学量本征值和本征矢量的完全集,轨道角动量算符是不可观测的;对光子的角动量进行了研究,指出了光子自旋角动量的量子物理本性,不能将其与经典物理的自旋角动量相对应。     

光阑对暗中空涡旋光束轨道角动量的影响

基于推广的复高斯函数展开法,分析了具有轨道角动量的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束通过含光阑光学系统传输的解析公式,理论推导了空心LG光束在柱坐标系下光子轨道角动量密度函数及其态矢.对1阶LG涡旋光束通过光阑后的光场分布情况进行了数值分析,在两种典型含光阑系统物理模型下分析了遮拦比对不同波长LG光束传输特性的影响,研究了LG光束通过光学系统后的相位分布及轨道角动量密度变化.结果表明,光阑系统遮拦比对LG涡旋光束通过光阑后的传输特性的影响因光束波长不同而异,遮拦比对光束轨道角动量密度影响较大,对光束束径及光轨道角动量影响不明显.研究结果可为在空间光通信中利用涡旋光束光子轨道角动量编码信息提供理论依据.     

能量守恒定律为唯一源定律的新牛顿力学

根据真理只有一个的原则,提出能量守恒定律为唯一源定律的新牛顿力学。文中实例说明其他定律在一定条件下可能与能量守恒定律相矛盾。原有的牛顿三定律和万有引力定律,原则上均可以由能量守恒定律导出。文中通过物体自由下落的实例,应用能量守恒定律导出原有的牛顿第二定律,并且证明原有的万有引力定律与能量守恒定律无矛盾;通过小球沿斜面下落的实例（属于广义相对论无法解决的物体受迫在平直空间运动的情况）,应用能量守恒定律导出改进的万有引力公式和改进的牛顿第二定律。其他守恒定律,如动量守恒定律和动量矩守恒定律,是否可以应用均需经过能量守恒定律的检验。当原有的牛顿第二定律不成立时,动量守恒定律和动量矩守恒定律也不再成立;文中给出改进的动量守恒定律和改进的动量矩守恒定律的一般形式。在能量守恒定律暂时无法有效应用的情况下,新牛顿力学并不排斥根据其他理论或精确试验结果导出针对某些具体问题的定律和公式。例如,借助于广义相对论导出可以处理行星近日点进动问题和光线近日偏折问题的改进的牛顿万有引力公式。再如,根据精确试验结果,得出光线近日偏折问题的综合引力公式（包含其他天体和太阳光压等影响）。与原有牛顿力学不同,在新牛顿力学中,对于不同的问题,可能有不同的运动定律,不同的引力公式,以及不同的能量表达式。例如,对于小球沿斜面下落问题和行星近日点进动问题,两者的引力公式是完全不同的。     

角动量投影算符的矩阵元与CG系数

利用大D函数的正交归一化关系和两个大D函数的耦合规则，以最简单的单粒子乘积波函数为例，给出了2个、3个乃至多个粒子波函数的角动量投影算符的矩阵元与CG系数的关系．论证了CG系数和积分两种角动量投影算符矩阵元计算方法的一致性和各自的优缺点，讨论了角动量投影算符矩阵元的性质．     

从一个实例分析电磁场的角动量

通过对处于变化外磁场中的圆柱形电容器的定性讨论和定量计算，把电磁场的角动量这一较为抽象的概念具体化，分析并论证了电磁场确具有角动量，且可与机械角动量相互转换，在转换过程中遵循守恒定律。     

基于半导体量子点的量子通信

光子源和纠缠光子对的制备是量子信息产生和传输过程的源头,是实现量子通信的重要前提条件.半导体量子点固体系统具有可集成性和可扩展性的优点,并且与现有的半导体光电子学技术密切相关,近年来在单光子源和纠缠光子对制备方面取得了重要的进展,是未来全固态量子通信的重要元器件.从量子通信的基本原理出发,阐述了制备单光子源和纠缠光子对的重要性,介绍如何解析推导出圆形常规半导体量子点中的电子结构,描述了圆形拓扑绝缘体量子点中边缘态具有双重简并的电子结构,能级间隔与量子点的具体形状无关,并且具有自旋轨道锁定的特性,总结了实验和理论上在利用这一独特的电子结构制备单光子源和纠缠光子对方面取得的重要进展.     

用不同的方法导出里德伯常量

分别以角动量量子化条件的基本假设和对应原理准则导出里德伯常量，并将两种方法的结果与实验值相比较，其结果具有一致性。     

浅议导出玻尔量子化条件的驻波条件

从教科书中根据直线弦振动的驻波条件,处理电子绕核作圆周运动角动量的量子化问题,导致了与玻尔理论量子化条件不一致的结论。提出利用驻波的特点和封闭弦振动驻波满足的对称性,得出圆形封闭弦形成驻波的条件为周长是半波长的偶数倍。利用此条件可以处理电子绕核作圆周运动的角动量量子化问题,从而得出与玻尔定态理论一致的结论。最后把玻尔定态理论的3个假设分别与驻波特点相对应,用驻波的特性解释了电子绕核运动的能量、角动量的量子化问题。     

电偶极辐射跃迁选择定则与守恒定律

本文从角动量守恒定律和宇称守恒定律出发,运用量子化角动量的矢量合成法则以及关于波函数的初步知识,给出了电偶极辐射跃迁选择定则的简单推导,力求在原子物理范围说明跃迁选择定则是跃迁中角动量守恒和宇称守恒的表现．