角动量
- “轨道角动量:从经典光学到量子信息”专辑前言
仅可以携带自旋角动量,还可以携带轨道角动量。自旋角动量的研究历史比较悠久,早在1909年,Poynting就将宏观上光波的圆偏振态和微观上单个光子的自旋角动量联系起来。但直到1992年,荷兰Leidon大学的Allen等才在理论上确认光子也可以携带另外一种形式的角动量――轨道角动量,它来源于光波的螺旋相位。他们发现:具有螺旋相位结构exp(ilϕ)的光波,每个光子将携带lħ轨道角动量,其中l是任意整数。因此,与二维的偏振态相比,轨道角动量的重要意义在于构建
量子电子学报 2022年1期2022-11-25
- Module 5 The Conquest of the Universe
entum （角动量） helps them turn around in zero gravity. 8 team also conducted an experiment to show how lack of gravity causes loss in buoyancy （浮力）.At the end of the class， 9 （satisfy） students' curiosity， the three astronauts conduc
时代英语·高三 2022年3期2022-11-10
- 对经典力学中的轨道角动量和自转角动量的探讨
教科书中对自旋角动量的规范的说法是：自旋角动量是量子力学中的一个新的自由度，没有经典对应[1-6]. 把自旋归结为经典的转动是不合适的.实际上，经典力学中存在轨道角动量和自转角动量的概念. 对具有几何形状的物体的空间运动，轨道角动量指的是其质心运动的角动量，自转角动量指的是其绕自身质心旋转的角动量.我们有必要在经典力学中建立两种角动量的严格理论，并对一些实际的体系进行研究.本文试图阐述经典力学中的轨道角动量和自转角动量的严格理论框架，并通过一些例子总结出完
大学物理 2022年8期2022-09-15
- 反复多次通过方法中角动量对重核熔合的影响
多,但均未考虑角动量这一因素的影响。而在实际物理问题中,重核熔合是一个复杂且困难的过程,角动量的影响是十分重要的,超重核合成的大部分理论研究均要考虑角动量的作用。本文在原有工作基础上加入角动量,主要利用反复多次通过条件鞍点模型来研究角动量对核熔合的通过几率的影响;研究并分析在不同的角动量下,通过几率的变化机制;在考虑角动量的前提下,进一步探究温度、入射能量对通过几率的影响。1 以前研究中的理论方法描述重核熔合动力学过程通常可以用朗之万方程来描述,两熔合核的
沈阳师范大学学报(自然科学版) 2022年3期2022-08-25
- 角动量守恒的科普实践研究
问题。笔者将以角动量守恒原理为例，研究科普教育的具体实践。1 角动量守恒定律相关的物理学概念1.1 什么是动量和动量守恒定律在物理学中，动量是与物体的质量和速度相关的物理量。在经典力学中，动量(国际单位制中的单位为kg·m/s)表示为物体的质量和速度的乘积。一般而言，一个物体的动量指的是这个物体在它运动方向上保持运动的趋势。动量实际上是牛顿第一定律的一个推论。动量守恒定律是指在一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变[1]。1.2 角动
内蒙古科技与经济 2022年8期2022-06-21
- 基于简并腔中涡旋光子的量子模拟实验获得成功
将携带不同轨道角动量的光子（又称为涡旋光子）束缚在驻波简并光学谐振腔内，通过引入光子的自旋轨道耦合，人工模拟了一种具有拓扑性质的一维晶格。相关科研成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。人工合成的维度，能等效于实际空间维度，进而压缩实验体系占用的物理空间。维度一般指独立的时空坐标。比如，平面是二维的，描述平面上的位置至少需要两个方向上的坐标，时间则具有一维性，任意举出两个时刻都能比较先后。2015年，中国科学院量子信息重点实
科学 2022年3期2022-06-16
- 部分相干径向偏振涡旋光焦场轨道角动量特性
涡旋光束的轨道角动量在光学探测[1-2]、空间光通信[3-4]、光学微操纵[5]等领域拥有广泛的应用。径向偏振涡旋光束是一种偏振态沿径向变化的涡旋光束[6-7],兼具独特的偏振和相位分布特点,经过聚焦可能产生更新颖的轨道角动量性质,吸引了越来越多的关注。与完全相干光束相比,部分相干光束受湍流大气影响更小,光束的传输质量和性能更为优良[8-10],因此,开展部分相干的径向偏振涡旋光束聚焦轨道角动量特性研究,对其在空间目标探测等领域的应用有着潜在价值。Guo等
激光与红外 2022年5期2022-06-09
- 光学轨道角动量复用纠缠源的实验产生及其应用
子除了具有自旋角动量外,还有轨道角动量(OAM)。与光子的自旋角动量不同,轨道角动量的轨道量子数可以取任意整数,可以利用光子的轨道角动量构建一个高维的希尔伯特空间,因而光学轨道角动量可以成为高维经典信息和量子信息的载体[2]。另外,由于带有轨道角动量的光束具有螺旋波前、环状光强分布以及轨道角动量的不同模式之间相互正交等特性,其在经典通信、量子通信和粒子操控等领域有着十分广泛的应用。例如,由于轨道角动量光束的螺旋结构和暗中空特性,可以用它对微粒进行束缚和操控
量子电子学报 2022年2期2022-04-16
- 聚焦场自旋-轨道角动量相互作用的研究进展
由度与光的自旋角动量(SAM)相关[1]。除了自旋角动量,光还具有轨道角动量(OAM)[2],光的轨道角动量与光场的螺旋相位波前相关[3]。在傍轴条件下,光的自旋角动量和轨道角动量在自由空间传输过程中是相互独立且各自守恒的。然而,在紧聚焦或者散射等非傍轴光场中[4],它们之间会发生相互耦合和转化,被称为光的自旋-轨道相互作用(SOIs)。光的自旋-轨道相互作用是光学和光子学普遍存在的现象,尤其是在亚波长尺度,其中最著名的自旋轨道相互作用是自旋霍尔效应。它是
量子电子学报 2022年1期2022-02-25
- 轨道角动量算符与矢量算符及标量算符对易关系的严格证明
之一[1]. 角动量算符是量子力学中的一个重要算符[2]，人们经常要计算角动量算符与其它算符之间的对易关系. 杨秀德等人[3]对常见的坐标算符、动量算符、角动量算符与角动量算符之间的对易关系进行了计算，并由此总结出了角动量算符与矢量算符的一个普遍的对易关系. 该对易关系是十分重要的，但通常的教材中并没有给出严格的证明. 由于角动量算符与空间旋转有关，本文利用矢量算符的旋转特性，严格的证明了角动量算符与矢量算符的对易关系；同时，也论证了角动量算符与标量算符的
大学物理 2022年12期2022-02-18
- 双太阳翼GEO 卫星在轨角动量管控方法
的作用下，飞轮角动量存在随时间累积项，需要定期进行角动量卸载，避免飞轮转速饱和。目前，国内外针对航天器环境干扰和动力学特性的在轨辨识已经开展了广泛研究。文献［1］提出了一种利用光压力矩辅助卫星太阳电池翼角度调整进行角动量管控的方法，但该卸载方法仅对对日定向卫星适用。文献［2］设计了一种基于以飞轮极限角动量为参考的零运动力矩分配轮系角动量管控策略，主要目的是避免系统角动量未达到包络面时部分飞轮角动量出现饱和。文献［3］的研究对象限定在采用惯性系为控制基准的航
上海航天 2021年6期2022-01-06
- 磁场中荷电粒子动量分量间不对易性和角动量的一个新关系
零，而是正比于角动量的一个分量［参见下文中的式（9）］.本文把粒子动量不同分量间的泊松括号或对易关系都称为不对易性，而且磁场为稳恒场，但不要求空间分布均匀.于是，一方面，粒子局限在球面上的自由运动，旋转是其本性；另一方面，“磁性本质上是旋转性”（英文原文:magnetism was essentially rotational in nature.这一观点的历史源头及其在认识磁性中的意义，参见文献［1］及其参考文献）.由于旋转性是它们二者的一个共性，应该有
大学物理 2021年12期2021-12-12
- 论角动量的态空间
0)微观客体的角动量有两种，即轨道角动量和自旋角动量.轨道角动量即为核外电子相对于原子核的运动所产生的角动量，而自旋角动量则被认为是电子等基本粒子的内禀属性.不过不论是哪种角动量，其数学形式是一致的，即其二者所满足的对易关系和本征方程是相同的.区别仅在于轨道角动量的量子数l仅可取整数，而自旋角动量的量子数s可取整数和半整数.关于角动量的完备理论在众多教材中都可找到详尽的描述[1-7]，但是关于不同角动量量子数下角动量态空间的结构，却未能找到相关的文献，所以
大学物理 2021年10期2021-10-14
- 速率模式飞轮姿态控制系统飞轮组合平稳切换方法*
输出的转速(或角动量)按一定关系(通常为比例关系)跟踪输入指令信号，而力矩模式飞轮的输出力矩(角动量变化率)按一定关系(通常为比例关系)跟踪输入信号。力矩飞轮也可通过星载计算机采样飞轮转速闭环而等效为速率模式以完成工作。在以飞轮为执行机构的卫星姿态控制系统中，飞轮的配置往往存在一定的冗余，因此可以选择不同的飞轮组合进行卫星姿态的控制。当卫星上有大角动量扫描式有效载荷(如微波辐射计、微波散射计等)时，必须利用飞轮产生相反方向的角动量，将整星补偿为在轨道面内近
飞控与探测 2021年2期2021-08-12
- 自旋-1角动量分量的不确定关系
不确定关系自旋角动量是量子系统的可观测量, 已知自旋-1角动量的三个分量为且满足与轨道角动量相同的对易关系：[Sx,Sy]=iħSz, [Sy,Sz]=iħSx, [Sz,Sx]=iħSy.(2)令ħ=1, 由不确定关系(1)可得ΔSxΔSy≥|〈Sz〉|/2, ΔSyΔSz≥|〈Sx〉|/2, ΔSzΔSx≥|〈Sy〉|/2,(3)因此, 有(ΔSxΔSyΔSz)2≥|〈Sx〉〈Sy〉〈Sz〉|/8.(4)由于式(4)仅在不等式两端全为0时等号成立, 但
吉林大学学报（理学版） 2021年4期2021-07-15
- 刚体教学中对转矩和角动量的思考
力学中，转矩和角动量是特别重要的概念，也是很不容易理解的概念。直接讲质点或质点系的定点或定轴转动，难免会艰涩不易懂。本文将其与力学中的运动学和动力学联系起来，对定点转动和定轴转动的转矩和角动量进行了分析，使关于转动的教学更顺畅更容易理解。关键词：角动量;转矩一般物体不仅会平动，还会转动、晃动或者弯曲，为了研究的方便，我们可以使问题简化一些，把刚体作为研究对象，刚体实际上是一种理想模型，它在运动的时候形状是保持不变的。如果我们不考虑刚体质心的运动，那么刚体就
发明与创新·职业教育 2020年11期2020-12-06
- 氢原子角动量量子化模型的可视化
程的结论，建立角动量空间量子化模型，使抽象的内容形象化，加强物理模型实质讲解、激发学生学习兴趣、提高教学质量具有非常重要的作用。关键词：氢原子;角动量;量子化;Matlab中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）12-0322-03量子力学是反映分子、原子、原子核和基本粒子等微观粒子运动规律的理论，对初学者来说，人们普遍感到量子力学的概念抽象、理论性强、数学难度大、计算烦琐、难以理解，打破了学习普
教育教学论坛 2020年12期2020-04-01
- 升降算符在Lz表象求解中的应用①
符被广泛应用于角动量的研究。例如：呼和满都拉等分析了一维谐振子模型中升降算符的性质及电子自旋角动量的升降算符[1～2]；田杏霞等使用升降算符给出了角动量算符的矩阵表示并进行表象变换[3]；梁霄使用代数解法给出了量子力学中的若干升降算符[4]；王百川等从不同角度分析了升降算符的性质和作用[5]；王东方等使用升降算符对电子自旋和角动量耦合进行了分析[6]；寻大毛等给出了角动量量子数1的升降算符并生成了球谐函数[7]。本文就是将升降算符应用于Lz表象的具体求解之
佳木斯大学学报（自然科学版） 2020年1期2020-02-28
- 高中物理学习角动量的探究
黄琰摘 要：“角动量守恒定律”是自然界最基本最普遍的定律之一，应用该定律来处理力学问题在近几年的全国中学生物理竞赛中屡屡出现。从反馈情况来看，能否灵活应用“角动量守恒成为解题的关键。认清该定律的内容及其规律并能够适当地变式处理此类问题，无疑对解决此类问题有很大的帮助。关键词：高中物理;角动量;自然现象在研究物体的全部运动的过程时，往往不能准确的表达，这就需要用另一个力学量来表达，即角动量，在求解角动量的过程中，将质心系与质点系紧密联系，同时运用角动量定理和
大东方 2019年9期2019-10-21
- 大学物理刚体力学中的进动研究及应用拓展
;刚体;进动;角动量;陀螺仪中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）03-0061-03 Abstract： In order to carry out vivid visualization of teaching and enhance the integration degree of physics and engineering， the precession in rigid body mechanics
高教学刊 2019年3期2019-09-10
- 基于磁力矩器的GEO卫星角动量卸载方法
矩，用于卫星的角动量卸载和姿态控制.LEO轨道的地球磁场强度较大，一般为20 000 nT左右，使用小型的磁力矩器就可以产生10-4N·m～10-3N·m的力矩.对于太阳同步轨道，卫星对地定向状态下的地磁场强度周期变化的，可以通过选择合适的位置开启磁力矩器产生合适力矩进行角动量卸载[1]或者使用三轴磁力矩器进行姿态控制[2].对于高轨卫星，由于地球磁场较弱，一般不使用磁力矩器.然而高轨卫星受到的干扰力矩以太阳光压力矩为主，量级一般小于10-5N·m，若采用
空间控制技术与应用 2019年3期2019-07-22
- 非定态下角动量分量间不确定关系的验证
凤良非定态下角动量分量间不确定关系的验证景稳柱，石凤良（唐山师范学院 物理系，河北 唐山 063000）不确定关系；非定态；轨道角动量；自旋角动量不确定关系问题是量子力学的基本问题之一。已有文献大多局限于在定态下验证能量和时间、坐标和动量间的不确定关系[1,2]。笔者验证了轨道角动量分量间、自旋角动量分量间的不确定关系在非定态下仍然成立。1 非定态下轨道角动量分量间的不确定关系轨道角动量分量间的对易关系为[3]计算轨道角动量各分量的均方偏差为其中由上述结
唐山师范学院学报 2019年3期2019-06-18
- 为什么星系不是球形的？
状其实要归功于角动量。在角动量的作用下，天体会围绕星系的中心做质心运动，并且渐渐地形成了一个平面。即使星系内单个天体的轨道发生些许变化，这些天体围绕星系中心旋轉的总角动量是不变的，即角动量守恒。想象一个垂直于星系旋转轴的平面，不同天体相对于平面向上和向下的动量都抵消了，只有保持天体绕中心旋转的动量保留了下来。英国健康基金会高管亚历山大·富兰克林·陈
科学之谜 2019年2期2019-03-25
- 轨道角动量模式识别方法综述
子除了具有自旋角动量外还具有轨道角动量. 1909年，在爱因斯坦的光量子理论[1]提出几年之后，Poynting发现了光子具有自旋角动量[2]，然而，直到1992年光子的轨道角动量才被Allen等人发现，而且揭示了拉盖尔-高斯模式的角向指数l和光子的轨道角动量之间存在对应关系[3]. 光子的自旋角动量和偏振有关，若1束光是圆偏振光，则光束中每个光子都携带了σħ的自旋角动量. 由于电磁场的横波性，σ只能取±1，分别对应于左旋圆偏振和右旋圆偏振. 这2个态是量
物理实验 2019年2期2019-03-18
- 关于角动量的教学探讨*
132012)角动量是研究物体转动的重要物理量, 是转动动力学的核心概念之一.目前, 绝大多数大学物理教材在介绍角动量时[1～7], 都是先定义质点角动量, 再通过质点角动量推演出刚体和一般质点系的角动量.然而, 由于质点角动量是力学中最初涉及物理量间矢积运算的物理量之一, 它与学生之前所遇到的物理量都不相似, 具有明显的特殊性, 会使初次接触它的学生感到十分陌生, 不容易理解和掌握.本文提出了讲解和阐释刚体、质点以及一般质点系角动量概念和相关理论的新思路
物理通报 2018年12期2018-12-24
- 角动量守恒定律
仕鹏【摘 要】角动量这个概念是经典物理学中的重要组成部分，主要是为了研究物体的轉动。刚体的转动惯量和角速度的乘积叫做刚体转动的角动量。角动量守恒定律是力学中三大守恒定律之一，具有非常重要的地位。本文将简要介绍角动量守恒定律和它的应用。【关键词】角动量；角动量守恒；应用生活中可能会发现，人走路的时候正常情况下都是会摆臂的，这在人看起来是十分正常的，但是其中也蕴含了科学的知识，就是角动量守恒。一、角动量刚体的转动惯量和角速度的乘积叫做刚体转动的角动量，或动力矩
文理导航·教育研究与实践 2018年3期2018-08-11
- 轨控大干扰下的系统角动量管理*
姿态长期控制的角动量管理装置，如飞轮和控制力矩陀螺，存在控制力矩能力及角动量吸收容量的约束问题，因此轨道控制时多采用推力器进行姿态控制，以抑制轨控推力器工作时产生的姿态影响.当在轨航天器三轴姿态控制推力器由于部分异常或其它问题导致推力器无法使用、推力器无法提供三轴控制力矩时，则航天器成为喷气欠驱动控制系统[5-6]，在轨控大干扰下一般很难实现轨控期间的姿态维持控制.利用角动量管理装置实现轨控期间的姿态维持控制时，采用磁力矩器卸载方式，存在无法短时间内完成角
空间控制技术与应用 2018年2期2018-05-15
- 声子角动量与手性声子∗
.原子磁矩与总角动量J=mvr的比值称回磁比其中g是朗德因子,他们认为,其理论值应该为1.实验结果有1.02和1.45等.他们发表的结果为1.02,验证了分子电流的假设,这就是爱因斯坦-德哈斯效应.然而,后来的实验表明g≈2,间接验证了后来发现的电子自旋(验证电子自旋的经典实验——斯特恩盖拉赫实验要晚于这一系列实验),在铁磁体中原子磁矩的主要贡献来自电子自旋磁矩而非轨道磁矩[1].根据磁矩与角动量的关系以及角动量守恒,爱因斯坦-德哈斯效应提供了一种测量各种
物理学报 2018年7期2018-05-03
- 轨道角动量电磁波在无线通信系统中的应用
谱利用率，轨道角动量复用技术作为一种可能的解决措施，在无线通信中获得了国内外学者的广泛研究。2 轨道角动量复用技术目前常用的移动通信、广播电视、卫星通信和导航等均基于平面电磁波理论（球面波的远距离近似），其等相位面与传播轴垂直。电磁波的轨道角动量（orbital angular momentum，OAM）特性却使得电磁波的等相位面沿着传播方向呈螺旋上升的形态，故轨道角动量电磁波又称 涡旋电磁波 ，如图1所示[1]。图1 轨道角动量电磁波与常规电磁波示意图与
数字通信世界 2018年1期2018-04-18
- 刚体角动量和转动定律的教学讨论
刚体定轴转动的角动量与角速度关系表述不是很明确，往往使学生产生错误的理解，另外，在转动定律中对力矩与角加速度关系交代不明确，也使学生对刚体这一章中的物理量理解不透彻.原因可能是，第一，教材中给定的描述使学生迷失方向，产生误解；第二，教学的学时数有限对此问题的阐述带来的限制[1]；第三，教师在授课过程中经常采用类比的讲法，给学生造成一个错觉.本文对刚体这一章涉及的几个物理量之间的关系进行讨论，希望对读者有所借鉴.1 刚体的角动量式中，mi为 Pi点的质量→i
赤峰学院学报·自然科学版 2018年1期2018-02-28
- 轮系航天器的角动量包络分析及角动量管理
态控制以及满足角动量需求且具有一定冗余，一般配置4个或以上飞轮组成轮系系统输出控制力矩[1-2]。航天器在轨运行时受环境外扰力矩作用，当无角动量卸载介入时轮系积累角动量将持续增长，使得飞轮组角动量饱和而丧失三轴控制能力。因此，系统一般配置磁卸载或喷气卸载装置[3]，特别是当判定飞轮角动量超过设定安全阈值时自主触发喷气卸载。然而，喷气卸载势必引起星体姿态波动对载荷工作产生影响，因此合理的系统设计，并辅之有效的角动量管理以减小不必要喷气卸载，是在轨航天器实现载
中国空间科学技术 2017年6期2018-01-15
- 对角动量定理的表达式和适用对象的说明
先定义了力矩和角动量，从质点的牛顿第二定律出发，首先引出质点的角动量定理，又经严格的分析推导，给出不同物体及系统绕定轴转动时的角动量定理表达式，最后对角动量定理适用对象进行特别说明。關键词：力矩 角动量 角动量定理 质点 可形变非刚体 系统中图分类号：O313 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（a）-0244-02角动量定理是大学物理中的一个重要内容，许多教材在介绍角动量定理时顺序是按照这两种方式进行的，第一种：首先在质点动力学
科技资讯 2017年25期2017-10-20
- 两个同心带电球壳体系电磁场角动量的研究
球壳体系电磁场角动量的研究赵慧媛 阮建红(华东师范大学物理与材料科学学院， 上海 200241)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Lem=ε0∫vr×(E×B)dV，对恒定电磁场，角动量还可以用Lem=∫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
物理与工程 2017年5期2017-09-12
- 遥感相机姿态控制轴的动平衡结构设计与验证
反作用力产生的角动量会改变遥感卫星的姿态，进而影响其他遥感相机的工作姿态。为了在遥感相机姿态控制轴内自平衡该角动量，减小影响，设计了一种遥感相机姿态控制轴动平衡机械机构。该机构主要由一个驱动电机、一个主轴、一个传动齿轮系、一个增速器及一个角动量平衡轮组成。机构工作时，电机转子驱动主轴带动遥感相机姿态控制轴调整相机姿态，同时，电机定子的反作用力通过传动齿轮系、增速器逐级传递，驱动角动量平衡轮旋转。通过调整角动量平衡轮的质量放大比或者增速器的增速比可得适当量值
中国机械工程 2017年16期2017-08-31
- 角动量守恒定律及其应用
韩芍娜摘要：角动量守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。它反映了质点和质点系围绕一点或轴运动的普遍规律。本文从角动量守恒定律出发，对角动量守恒在航天航空、体育赛事、日常生活中等常见现象进行介绍。关键词：角动量；守恒；应用在研究物体运动时，通常用动量描述物体的运动，而人们经常遇到质点和质点系绕某一定点或定轴运动的情况。例如，太阳系中行星绕太阳的公转、月球绕地球的转动、物体绕某一定轴的转动等，运动的物体速度的大小和方向都在不断变化，因而其动量也在不断变化，人
新校园·上旬刊 2017年5期2017-07-24
- 角动量平方算符的矢量分析计算
16022)角动量平方算符的矢量分析计算周运清 黄文涛 周恺元(浙江海洋大学物理系；浙江省海洋大数据挖掘与应用重点实验室，浙江 舟山 316022)量子物理是从经典物理中发展而来的，在其教学中有意识地挖掘现有教材以便与经典进行对比，指出两者的差异，并说明在什么条件下量子描述退化为经典描述，具有十分重要的教学价值，而角动量的平方算符的推导刚好提供了这样的契机. 本文利用矢量算符分析的方法来推导出在球坐标系下角动量平方算符的表达式，同时与经典的角动量平方进行
物理与工程 2016年6期2017-01-06
- 光子轨道角动量的应用与发展
——记中山大学光电材料与技术国家重点实验室蔡鑫伦课题组及其研究学科
光子轨道角动量的应用与发展 ——记中山大学光电材料与技术国家重点实验室蔡鑫伦课题组及其研究学科众所周知，光是一种物质，它总是沿直线传播。人类自古以来就研究光，而漩涡光束直到1992年才在荷兰莱顿大学被Allen等人发现。科学家看到一个有趣的现象：在漩涡光束中，光线不是直线传播，而是以螺旋线的形式，在一个空心的圆锥形光束中传播。因此，这种光束看起来像一个漩涡或龙卷风，其中的光线可以向左或向右扭转。光子可以携带轨道角动量，这一科学发现推动了多个学科新的发展，如
科学中国人 2016年34期2016-12-28
- 谈谈角动量守恒及其应用
6000）谈谈角动量守恒及其应用孙少卿（山东省临沂市第一中学，山东 临沂 276000）角动量这一概念是经典物理学里面的重要组成部分，角动量的研究主要是对于物体的转动方面，并且可以延伸到量子力学、原子物理以及天体物理等方面。角动量这一概念范畴系统的介绍的力矩、角速度、角加速度的概念，并且统筹的联系到质点系、质心系、对称性等概念.本文主要对角动量守恒定律和其应用进行论述。对定律本身进行了简略的阐述，并就其守恒条件及其结论进行了定性分析。角动量；守恒；应用大家
人生十六七 2016年32期2016-11-20
- 新探索光运动有新形式？
量的特征之一是角动量。之前，人们一直以为所有形式的光的角动量都是复杂的普朗克常数。最近，来自都柏林圣三一学院物理系的凯尔·巴兰坦博士和保罗·伊斯特姆教授，与来自克兰的约翰·多尼根教授展示了光的一种新形式，每个光子的角动量只是普朗克常数的一半。约翰·多尼根教授说：“我的研究致力纳米光子束，是对纳米量级上光的表现形式的研究。一束光的特性有光色、波长，还有鲜为人知的角动量。角动量是描述物体转动量的物理量。对一束光而言，尽管传播方向为直线，但光依然可绕中心轴转动。
飞碟探索 2016年8期2016-09-06
- 基于角动量空间的SGCMGs姿态控制策略
1109)基于角动量空间的SGCMGs姿态控制策略梁金金，张小柯，宋效正，吕 旺(上海航天技术研究院上海卫星工程研究所，上海201109)针对单框架控制力矩陀螺(SGCMGs)的奇异问题，旨在建立一种基于角动量空间而非力矩空间的SGCMGs姿态控制策略，从根源上解决SGCMGs的操纵奇异，且不失其敏捷特性.由于此控制方案的动量管理环节需要另外一套动量交换机构参与，故引入反作用飞轮(RWs)组成混合执行机构，同时RWs可在机动末端用于高精度姿态稳定.针对双平
空间控制技术与应用 2016年5期2016-04-08
- 电推进卫星角动量卸载研究
90电推进卫星角动量卸载研究马雪1,2,*,韩冬1,2,汤亮1,21.北京控制工程研究所,北京100190 2.空间智能控制技术重点实验室,北京100190电推进卫星需要在进行位置保持的同时通过将推力器的指向略微偏离质心来产生控制力矩,完成角动量卸载。针对该问题,文章在给定推力器开机位置、时长和动量轮目标卸载量的情况下,提出了正常模式和故障模式下的角动量卸载算法。通过对推力模型的简化,得出了推力器最优偏转方向的解析解,并对考虑推力器弧段损失和不考虑弧段损失
中国空间科学技术 2016年1期2016-02-13
- 角动量的理论研究
54300 ）角动量的理论研究尹芬芬（铜仁学院 物理与电子工程学院，贵州 铜仁 554300 ）研究一些物理问题时，我们会遇到质点或质点系相对于参考点或绕轴转动的情况，此时用速度、动量都不能解决，因此物理学中引入了新的物理量—角动量。角动量能准确地描述物体的转动状况，在量子领域中也能反映表征状态，并且在现代技术中有着广泛的应用。本文从角动量的定义出发，对质点对参考点、质点绕定轴、质点系绕定轴等不同情况下的角动量定理及守恒定律进行了研究，并对动量守恒和角动量
铜仁学院学报 2015年4期2015-10-11
- 角动量算符的本征值
421008）角动量算符的本征值高峰1，2，许成科1，2，张登玉1，2，游开明1（1.衡阳师范学院物理与电子工程学院，湖南衡阳 421002；2.衡阳师范学院南岳学院，湖南衡阳 421008）量子物理学中，角动量算符是一个十分重要的物理量，可以用它的本征值来表征微观体系的状态。本文根据对易关系，利用较为简便的方法求出任意角动量算符的本征值，并讨论了轨道角动量算符和自旋角动量算符的本征值。角动量算符；对易关系；本征值0 引言角动量是物理体系的一个重要物理量，
衡阳师范学院学报 2015年6期2015-09-26
- 电子自旋角动量的升降算符*
)1 电子自旋角动量的升降算符的推导以表示电子自旋角动量算符，假设其分量都是厄密的，等等)而且满足与轨道角动量一样的对易式，即亦即这样假设的理由是，轨道角动量曾从这种对易式出发，导出角动量(平方及投影)的本征值，其中的情况刚好和电子自旋相符合.根据实验测量，S在任何方向的投影的取值只能是，因此成立下列算符关系:(1)至(3)式包括了电子自旋角动量的全部性质.其中(1)式是任何角动量的共性.(2)，(3)式则是电子自旋特有的.为了简化运算，引入无量纲的“泡利
哈尔滨师范大学自然科学学报 2015年4期2015-09-09
- 光的角动量
认识到光还具有角动量的历史并不长。1936年R.A.Beth最早提出了探测并测量光的角动量的建议，建立了这一性质与光的圆极化的关系。当光的量子理论建立起来之后，角动量的概念与光子自旋建立起漂亮的关系，许多人认为这项科学任务似乎已经完成。但其后几十年的发展证明这只是整个故事的一半。近年来，光的角动量的研究进展，带来了许多新的和广泛的应用，这些对人们在这一问题上长期持有的观念提出了新的挑战。本书两位编者为英国物理学与化学物理学的著名教授，几十年从事基础光子学和
国外科技新书评介 2014年2期2014-12-17
- 西风角动量输送的气候特征及其与急流关系研究
11 引言绝对角动量平衡是研究大气东、西风带和急流维持的物理基础。绝对角动量由相对角动量（即 u角动量）和牵连角动量（即Ω角动量）之和构成，影响大气角动量平衡的三要素分别为山脉力矩、摩擦力矩以及大气自身对角动量的输送。众所周知，在山脉力矩和摩擦力矩的作用下，热带东风带地面大气得到西风角动量，中高纬西风带地面大气失去西风角动量；为了维持东、西风带和急流，大气中必然存在角动量的经向输送（Jeffreys，1926；Bjerknes，1948）。而经向输送主要在
大气科学 2014年2期2014-12-13
- 应用角动量升降算符分析角动量的矩阵表示和表象变换
矩阵换算，但在角动量问题中，角动量分量的矩阵表示并不容易求得，本文利用升降算符计算角动量的矩阵表示，以及不同分量表象之间的变换[1-2]．1 角动量升降算符(1)(2)(3)(4)1.1 升降算符的定义定义算符(5)升降算符与角动量分量满足如下关系：(6a)(6b)(6c)(7)1.2 升降算符对波函数的作用(8)(9)将(9)式左作用于(8)式，我们可以得到：(10)将(6c)式代入上式的左边进行整理，得到：与(10)式对比，得：|Cjm|2〈jm+1|
通化师范学院学报 2014年8期2014-06-12
- 单框架控制力矩陀螺构型分析与奇异可视化
SGCMG系统角动量包络的大小和形状，而且还决定了奇点在空间中的分布。良好的构型不但可以充分利用SGCMG系统的力矩输出能力，而且可以降低奇点分布的复杂度，从而利于操纵律的设计。因此，构型分析与设计是SGCMG应用的基础和前提。对于控制力矩陀螺系统构型，国内外学者从多种角度进行了研究。文献[1]针对控制力矩陀螺在空间站中的应用，考虑了质量、功率、体积、安全性、可维护性和寿命等指标，对各种典型构型进行了对比分析，给出了构型选择依据。然而，该研究主要考虑了控制
中国空间科学技术 2013年1期2013-11-26
- 柱矢量光束的角动量
能量、线动量和角动量。1936年Beth通过实验观察到了光场中光子的角动量，即自旋角动量[1]。1992年，Allen等研究了近轴条件下线偏振的拉盖尔——高斯光束（LG）的轨道角量[2]，发现LG光束的角动量可以分成两部分：一部分取决于光的偏振态，即仅与光子的自旋量子数相关的角动量，称为光束的自旋角动量；另一部分取决于光传播时的螺旋形波前相位，即仅与角向量子数相关的角动量，称为光束的轨道角动量。随后他们研究了非近轴拉盖尔——高斯轴对称矢量光束[5-8]，发
商洛学院学报 2013年4期2013-11-19
- 电磁学与电动力学中的磁单极－I
荷体系的电磁场角动量本文讨论涉及磁单极的电磁场的角动量.由于电磁场的角动量要求同时存在磁场和电场时才可能具有，因此考虑一个最基本的满足这样要求的体系，它由一个磁荷为g的磁单极和一个电荷为e的点电荷构成.把磁单极放在坐标原点.这个体系的安排如图1所示，其中磁单极到场点P的矢量为r，点电荷到场点P的矢量为r′，磁单极到点电荷的矢量为R＝r－r′.为方便讨论，进一步引入r方向的单位矢量和r′方向的单位矢量.磁单极在场点P产生的磁场强度H 通过适当的单位制选择可以
物理与工程 2013年6期2013-07-30
- 同科电子组态nlq与组态nl2(2l+1)-q的原子态
时时原子的轨道角动量、自旋角动量、总角动量都为零.2 泡利（Pauli）原理泡利原理：不能有两个或两个以上的电子处在同一个状态.对原子中的每个电子而言，电子有轨道运动l，轨道运动的空间取向由轨道磁量子数ml决定，电子还有自旋运动s，自旋运动的空间取向由自旋磁量子数ms决定.这样电子的状态可由五个量子数n,l,ml,s,ms标识.但各电子的自旋量子数s=是相同的，实际上四个量子数n,l,ml,ms就可以标识电子的状态.则泡利原理可理解为：在原子中不能有n,l
赤峰学院学报·自然科学版 2012年12期2012-09-01
- “自然坐标系”下的角动量定理及其应用
然坐标系”下的角动量定理及其应用吴义炳 刘银春（福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002）阐述在刚体的定点转动中，引入“自然坐标系”来分析，往往可以使问题变得更加简单，物理意义变得更加清晰，并且通过具体实例加以验证，最后通过对刚体定轴转动的分析，把刚体定轴转动的角动量定理与定点的角动量定理统一起来.自然坐标；角动量定理；定轴转动引言一般情况下，为了能够定量地描述质点的运动，经常引用笛卡儿坐标系；但同时也发现有些问题，尤其是对那些运动轨迹已知的问题
物理与工程 2011年6期2011-12-21
- 正交曲线坐标系中的角动量算符
曲线坐标系中的角动量算符成泰民, 曹连刚, 葛崇员, 孙树生(沈阳化工大学数理系,辽宁沈阳 110142)由不同正交曲线坐标系的单位基矢之间的变换矩阵,推导出角动量算符之间的普遍变换规律.并且在正交曲线坐标系中给出 Hamilton算符▽及角动量算符的表示.讨论球坐标系、柱坐标系、直角坐标系之间的单位基矢之间的变换矩阵及角动量算符之间的变换规律.并讨论在球坐标系、柱坐标系、直角坐标系中^L2算符的处理.正交曲线坐标系; 幺正算符; 角动量算符; Hamil
沈阳化工大学学报 2010年4期2010-09-14
- 对全国中学生物理竞赛复赛一试题参考解答的质疑与分析
动.一学生利用角动量定理来考察此木块以后的运动过程:“把参考点设于如图所示的地面上一点 O,此时摩擦力f的力矩为0,从而地面木块的角动量将守恒,这样木块将不减速而做匀速运动.”请指出上述推理的错误,并给出正确的解释.参考解答:该学生未考虑竖直方向木块所受的支持力和重力的力矩.仅根据摩擦力的力矩为零便推出木块的角动量应守恒,这样推理本身就不正确.事实上,此时支持力的作用线在重力作用线的右侧,支持力与重力的合力矩不为0,木块的角动量不守恒,与木块做减速运动不矛
物理教师 2010年5期2010-07-24