量子力学中电磁场矢势(-A)的再认识

通过引用英国钱伯斯(Chambers R.G.)所做的实验探讨了电磁AB效应,并根据量子论的基本概念,计算两种情况的干涉条纹的移动值,其计算结果与实验数据完全一致,从而论证了矢势A在量子理论中具有基本的物理意义和确定的物理效应.由此,带电粒子在外磁场中的动力学行为会受到矢势A的直接影响.为了更好地认识矢势A是一个基本的物理实体,类比于电场强度E、磁感应强度B的定义,在此定义了一个新的物理量磁场矢势A.     

量子与经典对应:Dirac方程中的速度算符

由量子力学中的Bohr对应原理可知,在大量子数情形下,量子力学应过渡到经典力学。在经典极限下,由Heisenberg对应原理可知,厄密算符的量子矩阵元对应经典物理量的Fourier展开系数。利用Heisenberg对应原理研究相对论效应的自由粒子和在匀磁场中的带电粒子的量子经典对应问题。将Heisenberg对应原理应用到相对论领域的Dirac方程,计算出自由粒子的Dirac方程中的α算符及其经典近似,并且研究自旋1/2的带电粒子在匀磁场中的Dirac方程情形。对于相对论效应的自由粒子和在匀磁场中的带电粒子,Dirac理论中的α算符将对应经典的速度。     

带电粒子在外磁场中磁性的量子尺寸效应

应用ＷＫＢ方法计算了圆柱金属体中带电粒子在外磁场中磁性的量子尺寸效应。结果表明,金属圆柱体半径越小,带电粒子的抗磁性越强,当金属圆柱体半径为１００ｎｍ左右时,其抗磁性是Ｌａｎｄａｕ抗磁性的１０＾４～１０＾６倍。另外,当圆柱体的半径比最大抗磁性半径还小时,带电粒子的抗磁性有振荡行为。     

矢势A的客观性和可测性

本文首先介绍在磁场B=O区域内带电粒子的运动受到粒子未到达区域中的磁场的影响的微观实验和宏观实验(简称为微观A-B效应实验和宏观A-B效应实验)。在此基础上说明不引用矢势A的经典电动力学是不能对其进行解释的,而量子力学的薛定楞方程中本质地含有矢势A,因而A-B效应的本质的揭示首先来源于量子力学理论和微观领域的实验是很自然的。从而说明矢势A在经典电动力学和量子力学中都是不可缺少的客观存在的物理量,而且用宏观实验和微观实验都是可以对其进行测量的。     

带电粒子在磁场中运动的量子效应

带电粒子在磁场中的运动,如果用经典力学分析,它做等距螺旋运动,是在垂直磁场平面内两个相互垂直方向的简谐振动和沿磁场方向匀速运动的合成.如果考虑它的量子效应,在垂直磁场方向是二维各向同性谐振子的运动,它的能级是分立的,对应的波函数是几率波函数.用此来解释磁聚焦现象:当大量带电粒子会聚在焦平面上时,不是100%地会聚到一点上,而是呈几率分布.     

带电粒子在喇叭形磁场中的运动分析

将带电粒子在非均匀磁场中的运动看成是在均匀磁场中的回旋。进而描述磁场的非均匀性,具体的分析了仅有散度项、曲率项、梯度项不等于零的磁场。介绍一种常见的喇叭形非均匀磁场,讨论了带电粒子在喇叭形磁场中的螺旋轨道半径、纵向速度分量以及运动的角度与磁场的关系和磁约束原理。目的是加深带电粒子在非均匀磁场中运动的理解。     

通电导线相互作用的磁场力的本质

通过比较两通电导线间的相互作用与空间带电粒子流间的相互作用的差别，定性及定量地讨论了磁场力是由电荷运动引起的相对论效应决定的一种不平衡静电力，并指出毕奥－－萨伐尔定律对空间运动电荷形成的电流并不适应。     

磁场中的带电粒子在非对易相空间中的能级

非对易空间的量子效应是出现在弦的尺度下的一种物理效应。从Moyal-Weyl乘法与Bopp变换出发,利用了非对易相空间的量子力学代数关系;在考虑坐标-坐标和动量-动量两个方面非对易性的情况下,讨论了磁场中带电粒子在非对易相空间的Hamiltonian算符;最后重新定义了消灭-产生算符,并且给出了相应的能级。     

带电粒子折返点的场强

根据磁场方程和功能原理，导出了磁场梯度效应，并得到磁通不变原理，从而找到，在磁约束装置中，带电粒子折返点处的轴向场强．     

带电粒子在平行电场和磁场及弹性界面附近闭合轨道的模拟

从哈密顿正则方程出发,推导了带电粒子在平行电场和磁场中的运动方程,并讨论了在平行电场和磁场中存在两个弹性界面时粒子的闭合轨道形成的条件,最后借助于计算机编程,对带电粒子的一些闭合轨道进行了模拟．     

圆极化电磁波加速电子机制的研究

鉴于电磁波加速带电粒子能够满足低能粒子加速器设计紧凑、低能高效的要求,为提高带电粒子的加速效率,在现有的两种加速机制(介质折射率逐渐减小且外加磁场保持恒定以及外加磁场逐渐增强且介质折射率保持不变)基础上提出一种新的加速机制,即在折射率递减的介质中,电子在圆极化电磁波(CPEMW)和外加梯度磁场共同作用下加速。对3种加速机制的加速效果进行比较,结果表明:新机制的加速效果明显优于现有两种加速机制单独作用时;新加速机制能够有效避免在加速过程中电子的回飞问题。     

均匀电磁场中带电粒子的运动学特性

通过对不同电磁场环境中的带电粒子受力情况研究带电粒子的运动规律。带电粒子只受电场或只受磁场作用时,其运动轨迹分别是抛物线或螺旋线。当带电粒子受电磁场作用时(带电粒子初速度、电场与磁场两两相互垂直或磁场垂直于初速度与电场构成的平面且初速度与电场成任意角度),得出带电粒子的运动方程。     

离子型CoFe_2O_4磁性液体的宏观链径分布

利用Massart法制备了体积分数为0.4%的CoFe2O4磁性液体,在100～800Oe(1Oe=79.5775A/m)均匀磁场中利用光学显微镜分别观察了磁性液体宏观链的形态,测出了宏观链链径的分布.发现磁性液体在磁场100～500Oe内,链径满足双正态分布.提出磁性液体成链是由双因素主导的.利用六角模型,并构造链体系的混合熵,将链体系自由能最小化,得出了两个平均链径与磁场的数值关系.根据计算结果提出,宏观链径显双正态分布时,磁性液体处于两相混合相,随着外磁场增加,磁性液体内本身存在的微小预团聚体作为链核成链方式,逐步变为磁性液体内类"气"的颗粒受磁场"压缩"成链方式,磁性液体微结构也由混合相向六角("固")相转变.     

带电粒子在磁场中运动情况的计算机模拟实验

利用 MATLAB语言开发了一个对带电粒子在磁场中的运动情况进行模拟的实验教学软件 ,模拟了单个带电粒子和一束正态分布的带电粒子束在磁场中的运动规律 ,并给出了软件的设计思想 .     

一种磁聚焦型带电粒子三维动量信息映射技术

提出了一种高收集效率带电粒子三维动量映射分析技术,其特点在于:引入轴向均匀磁场以约束抑制带电粒子在系统横向的发散,使得分析仪具有较大的粒子收集角;采用位置敏感探测器记录带电粒子撞击探测器的位置信息和时间信息,用以反演重建带电粒子的初始动量。文中根据带电粒子在磁场的运动方程,阐述了该技术的工作技术原理,给出了带电粒子初始三维动量与位置及时间信息的映射重建关系;同时也说明该技术相对无磁场映射技术在粒子收集率方面的优越性。另外,文中也从该技术后续工程应用的角度,给出了磁场的优化设置问题。     

带电粒子在均匀电磁场中的运动

带电粒子在纯电场、纯磁场中运动时,其运动轨迹分别是抛物线和螺旋线.当电磁场并存时,根据相对论基本原理,带电粒子的运动并不是两种情况的简单叠加,运动轨迹与场的大小、方向有关.     

星用镀膜光学透镜空间带电粒子辐射效应评价

针对K509玻璃基镀膜透镜空间带电粒子辐射效应,使用两种能量的电子和60 Coγ射线作为模拟源进行了辐照试验,并分析了辐照效应与轨道带电粒子辐射的差别.在此基础上,提出了一种针对镀膜光学透镜,使用低能电子和60 Coγ射线接续辐照,模拟空间带电粒子辐射效应的试验方法.     

圆盘形双层膜系统中的交变逆自旋霍尔效应

以铁磁体Py与顺磁金属Pt构成的圆盘形双层膜系统为研究对象,在垂直于界面的磁化建立后,沿盘面的激发场可以泵浦自旋流从铁磁体进入顺磁金属,由于逆自旋霍尔效应,发现系统中不存在直流电压,只存在交流电压。通过沿不同方向的测量可以区分逆自旋霍尔效应诱致的交流电压和激发磁场自身诱致的交流电压。计算了逆自旋霍尔效应诱致的交流电压大小和激发磁场自身诱致的交流电压大小对外磁场的依赖性,发现在铁磁共振时,逆自旋霍尔效应诱致的交流电压大小达到最大,而偏离共振磁场后,交流电压大小很快衰减;而激发磁场自身诱致的交流电压大小随外磁场的增大而增加。其次,研究了在不同位相差下,在垂直于激发场方向总的交流电压大小对外磁场的依赖性,发现交流电压大小随着两者之间相位差的变化在共振点附近变化很明显;进一步在共振点附近,计算了总的交流电压大小对相位差的依赖性,发现相位为0时,交流电压达到最大;而相位为π时,交流电压达到最小。最后,文章还计算了交流电压大小对激发功率的依赖性,发现不同于直流电压与激发功率P成正比的情况,两种类型的交流电压都与P~(1/2)成正比。     

静脉血管的磁场分布及其变异

血液是携带大量带电粒子的粘滞性液体。在血液循环流动中,带电粒子的流动构成血管内及其周围的磁场分布。确定磁场分布对于了解人体的健康状态有很大意义。本文根据血液的几何参数和物理参数,静脉血管周围的磁场分布并讨论病变对磁场分布的影响。计算结果表明,静脉血管的磁场由线性及非线性两部分组成,磁场分布强烈地依赖于血液成分,血流量及血管构型。当血管发生病变时,磁场灵敏地发生畸变。本文结果对通过探测磁场分布方式获得心脏及血管病变的信息提供理论依据。     

磁场测量中的逆问题及其逆变换公式

分析了弱磁场测量中一些逆问题的特征；用矩阵方法给出了磁偶极子的空间磁场公式，并推导出它的相应逆变换公式，即用空间磁场表示的磁偶极矩公式．对逆变换公式在磁性物体定位、等效磁矩测量等方面的应用作了简要的讨论