量子力学: 单个电子与电磁波相互作用; 麦克斯韦方程组为基础的电磁波和电子流的相互作用现象

来源: marketreflections 于 2009-10-19 12:59:22 [] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 阅读数 : (1558 bytes)
回答: ygii Black River Asset Management 由 marketreflections 于 2009-08-12 10:06:16

麦克斯韦方程组为基础的电磁波和电子流的相互作用现象



从本质上来说，相对论和量子理论探讨的都是电磁波和电子的相互作用问题，也就是爱因斯坦所指出的场与实物并存的物理学的问题，但是由于当时历史条件下对于电磁场理论还没有足够的实践积累，也没有严格的数学方式。所以只能从很不完善的对于电磁场和电磁物质的初步认识中来进行探索：相对论探讨的主要是麦克斯韦方程组为基础的电磁波和电子流的相互作用现象，而量子理论涉及的主要是自然光和带电粒子的相互作用问题，这是两个性质不同的问题。它们之间的差别在于：麦克斯韦理论只能研究(或者说直到今天还是只能研究)宏观的电子流与电磁波相互作用的问题；而自然光中需要研究的则是电磁波与原子轨道上的单个电子之间的相互作用。在经典电磁场理论，特别在电子学和信息理论中，把与相对论相联系的那些电磁波理论问题称为相干电磁波的问题，在那里电磁波是一个从整体上应该满足麦克斯韦方程问题的运动形式，那里的电磁波是整体连续的电磁波，或者说是相干电磁波；当然这种整体到连续性和相干性也都是在有限论域中存在的。而与量子力学相联系的问题是关于自然光，或者说是关于单个原子或分子的价电子在自然状态下受到激发所产生的光相联系的现象，在那里是单个电子与电磁波相互作用的问题，在那样的相互作用条件下所产生的电磁波确实如普朗克、爱因斯坦和波尔所指出的那样是一份一份的相互不相干的；那个时候他们把它叫作“光子”，也没有什么不好，但是它的本质是以某一频率为中心的、包含一定频宽的电磁脉冲波包。麦克斯韦在建立他的电磁场方程组的时候，只是从那个方程组的形式，和已经知道的力学波的方程式有某种相似的地方。在所建立的极其复杂的方程组中，可以找到某种类似于力学波的特解，特别是那个特解中所包含着的某个具有“速度”量纲的量，和当时人们所测量的光速非常接近，就把光和电磁波联系起来

请您先登陆，再发跟帖！