
【化】 Larmor precession
pull; draw; drag in; draught; haul; pluck
【机】 pull; tension; tractive
【机】 mole
【化】 precession
拉莫尔进动(Larmor Precession)是量子力学和经典电磁学中的重要概念,指磁矩在恒定外磁场中围绕磁场方向的旋进运动。其英文对应术语为"Larmor Precession",核心词"precession"即指旋转轴方向的周期性变化(如陀螺在重力场中的进动)。
磁矩与磁场相互作用
具有角动量 (vec{J}) 和磁矩 (vec{mu}) 的粒子(如电子、原子核)置于恒定磁场 (vec{B}) 中时,会受到力矩 (vec{tau} = vec{mu} times vec{B}) 的作用。该力矩迫使磁矩绕磁场方向旋转,而非对齐磁场,形成进动。
进动频率公式
拉莫尔进动角频率 (omega_L) 由拉莫尔公式 给出:
$$ omega_L = gamma B $$
其中 (gamma) 为旋磁比(磁矩与角动量的比值),(B) 为外磁场强度。该频率与磁场强度成正比,与粒子种类相关。
核磁共振(NMR)与磁共振成像(MRI)
原子核(如氢核)在磁场中发生拉莫尔进动,施加特定射频电磁波时可发生共振吸收,此为 NMR/MRI 技术的物理基础。进动频率直接影响共振条件 。
电子自旋共振(ESR)
电子磁矩在磁场中的进动可用于研究材料中的未配对电子,应用于化学和材料科学 。
原子物理与量子计算
冷原子体系中拉莫尔进动可用于操控量子态,为量子信息处理提供技术路径 。
权威参考来源:
拉莫尔进动(Larmor precession)是物理学中描述磁矩在外部磁场作用下产生规律性旋转的现象,其核心内容可归纳如下:
现象描述
拉莫尔进动指原子核、电子等微观粒子的磁矩在外加磁场中,除自旋外还会绕磁场方向做周期性旋转运动,类似于陀螺受重力作用时的进动。这一现象由物理学家约瑟夫·拉莫尔(Joseph Larmor)提出,是核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)的理论基础。
物理机制
磁矩($boldsymbol{mu}$)与角动量($boldsymbol{P}$)的关系为$boldsymbol{mu} = gamma boldsymbol{P}$($gamma$为旋磁比)。当磁矩处于磁场$boldsymbol{B}$中时,磁场施加的力矩$boldsymbol{tau} = boldsymbol{mu} times boldsymbol{B}$导致角动量方向改变,从而产生进动。
拉莫尔进动的角频率$omega$由磁场强度$B$和旋磁比$gamma$决定: $$ omega = gamma B $$ 其中:
如需进一步了解公式推导或具体应用场景,可参考核磁共振相关教材或专业文献。
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