
【化】 Larmor precession
pull; draw; drag in; draught; haul; pluck
【機】 pull; tension; tractive
【機】 mole
【化】 precession
拉莫爾進動(Larmor Precession)是量子力學和經典電磁學中的重要概念,指磁矩在恒定外磁場中圍繞磁場方向的旋進運動。其英文對應術語為"Larmor Precession",核心詞"precession"即指旋轉軸方向的周期性變化(如陀螺在重力場中的進動)。
磁矩與磁場相互作用
具有角動量 (vec{J}) 和磁矩 (vec{mu}) 的粒子(如電子、原子核)置于恒定磁場 (vec{B}) 中時,會受到力矩 (vec{tau} = vec{mu} times vec{B}) 的作用。該力矩迫使磁矩繞磁場方向旋轉,而非對齊磁場,形成進動。
進動頻率公式
拉莫爾進動角頻率 (omega_L) 由拉莫爾公式 給出:
$$ omega_L = gamma B $$
其中 (gamma) 為旋磁比(磁矩與角動量的比值),(B) 為外磁場強度。該頻率與磁場強度成正比,與粒子種類相關。
核磁共振(NMR)與磁共振成像(MRI)
原子核(如氫核)在磁場中發生拉莫爾進動,施加特定射頻電磁波時可發生共振吸收,此為 NMR/MRI 技術的物理基礎。進動頻率直接影響共振條件 。
電子自旋共振(ESR)
電子磁矩在磁場中的進動可用于研究材料中的未配對電子,應用于化學和材料科學 。
原子物理與量子計算
冷原子體系中拉莫爾進動可用于操控量子态,為量子信息處理提供技術路徑 。
權威參考來源:
拉莫爾進動(Larmor precession)是物理學中描述磁矩在外部磁場作用下産生規律性旋轉的現象,其核心内容可歸納如下:
現象描述
拉莫爾進動指原子核、電子等微觀粒子的磁矩在外加磁場中,除自旋外還會繞磁場方向做周期性旋轉運動,類似于陀螺受重力作用時的進動。這一現象由物理學家約瑟夫·拉莫爾(Joseph Larmor)提出,是核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)的理論基礎。
物理機制
磁矩($boldsymbol{mu}$)與角動量($boldsymbol{P}$)的關系為$boldsymbol{mu} = gamma boldsymbol{P}$($gamma$為旋磁比)。當磁矩處于磁場$boldsymbol{B}$中時,磁場施加的力矩$boldsymbol{tau} = boldsymbol{mu} times boldsymbol{B}$導緻角動量方向改變,從而産生進動。
拉莫爾進動的角頻率$omega$由磁場強度$B$和旋磁比$gamma$決定: $$ omega = gamma B $$ 其中:
如需進一步了解公式推導或具體應用場景,可參考核磁共振相關教材或專業文獻。
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