軌道角動量英文解釋翻譯、軌道角動量的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 orbital angular momentum
相關詞條:
1.orbitalangularmomentum 2.orbitalmoment
分詞翻譯:
軌的英語翻譯:
course; orbit; rail; track
【計】 orbiting laboratory
道的英語翻譯:
path; road; doctrine; Tao; say; talk; way; method
【醫】 canal; canales; canalis; meatus; passage; path; pathway; tract; tractus
viae
角動量的英語翻譯:
【化】 angular momentum
【醫】 moment of momentum
專業解析
軌道角動量(Orbital Angular Momentum)是量子力學和原子物理學中描述粒子(如電子)圍繞某點(如原子核)作軌道運動時所具有的角動量。其英文術語為Orbital Angular Momentum。
在量子力學框架下,軌道角動量具有以下核心特征:
-
量子化特性:與經典角動量不同,軌道角動量是量子化的。其大小由角量子數 ( l ) 決定:
$$
L = hbar sqrt{l(l+1)}
$$
其中:
- ( L ) 是軌道角動量的大小,
- ( hbar ) 是約化普朗克常數(( hbar = h / 2pi )),
- ( l ) 是角量子數(或稱軌道角動量量子數),取值為非負整數(( l = 0, 1, 2, 3, ldots )),對應于不同的電子亞層(s, p, d, f, ...)。
-
空間取向量子化:軌道角動量在空間特定方向(如外磁場方向)上的投影 ( L_z ) 也是量子化的,由磁量子數 ( m_l ) 決定:
$$
L_z = m_l hbar
$$
其中 ( m_l ) 是磁量子數,取值範圍為 ( -l, -l+1, ldots, 0, ldots, l-1, l ),共 ( 2l + 1 ) 個可能取值。這表示軌道角動量在空間有特定的、離散的取向。
-
與軌道形狀關聯:角量子數 ( l ) 直接決定了電子軌道(原子軌道)的形狀和對稱性。例如:
- ( l = 0 ) (s 軌道):球形對稱。
- ( l = 1 ) (p 軌道):啞鈴形。
- ( l = 2 ) (d 軌道):花瓣形等。
-
物理意義:軌道角動量是粒子空間運動狀态(軌道)的固有屬性,反映了其繞核運動的“旋轉”特性(盡管在量子力學中并非經典意義上的圓周運動)。它在決定原子的能級結構、光譜特性(如塞曼效應、斯塔克效應)以及化學鍵的形成等方面起着至關重要的作用。
權威參考資料:
- Griffiths, D. J. (2005). Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Pearson Prentice Hall. (标準量子力學教材,詳細闡述角動量理論)
- American Physical Society (APS) - Physics Topics: Angular Momentum. (美國物理學會提供的物理學主題資源)(注:此為APS曆史專欄示例鍊接,更精确的科普或教育頁面鍊接需根據其官網實時内容确定,此處保留來源名稱)
- Messiah, A. (1999). Quantum Mechanics (Dover ed.). Dover Publications. (經典量子力學專著,深入讨論角動量算符和本征值問題)
- arXiv e-Print Archive. (搜索關鍵詞 "orbital angular momentum quantum mechanics" 可找到大量最新研究論文和綜述).
網絡擴展解釋
軌道角動量是描述物體繞某一軸旋轉或沿軌道運動時具有的角動量,其核心概念可分為以下幾個方面:
1.基本定義
- 經典力學定義:在經典物理中,軌道角動量表示為物體位置矢量(( mathbf{r} ))與動量(( mathbf{p} ))的叉乘,即公式為:
$$
mathbf{L} = mathbf{r} times mathbf{p}
$$
其中,( mathbf{p} = mmathbf{v} )。這適用于宏觀物體的旋轉或繞中心力場的運動(如行星繞太陽公轉)。
- 量子力學定義:在量子體系中,軌道角動量對應算符 ( mathbf{L} = mathbf{x} times mathbf{p} ),其量子化特性表現為角動量量子數 ( l )(取值為整數),并與空間轉動對稱性密切相關。
2.物理意義
- 守恒性:在無外力矩的系統中(如天體運動),軌道角動量守恒。
- 矢量性:方向由右手定則确定,垂直于運動平面,大小與質量、速度及到軸的距離相關。
- 量子特性:在量子力學中,軌道角動量與波函數的角度部分相關,導緻能級分裂等現象(如原子軌道)。
3.光學領域的擴展
在光學中,軌道角動量(OAM)與光波的螺旋相位結構相關。例如,具有螺旋波前的光束(如拉蓋爾-高斯光束)攜帶OAM,每個光子可具有 ( lhbar ) 的角動量(( l )為拓撲荷數)。這種特性被用于光通信、粒子操控等領域。
4.與自旋角動量的區别
- 軌道角動量:源于空間運動(如繞軸旋轉或軌道運動),可通過外部條件(如路徑、相位調制)改變。
- 自旋角動量:是粒子内禀屬性(如光子偏振、電子自旋),與空間運動無關。
5.應用與實例
- 天體物理:行星公轉角動量守恒解釋了開普勒第二定律。
- 量子技術:原子能級計算、分子光譜分析依賴軌道角動量量子化。
- 光通信:利用OAM實現多路複用,提升傳輸容量。
通過上述分析可見,軌道角動量是貫穿經典到量子體系、宏觀到微觀的重要物理量,其定義和應用隨研究尺度與領域的不同而擴展。
分類
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