电动力学三四(阿哈罗诺夫－玻姆效应).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4,阿哈罗诺夫玻姆效应,Y.,Aharonov,and D.,Bohm,Phys.Rev.115,485(1959),R.G.Chambers,Phys.Rev.,Lett,.5,3(1960),1,在经典电动力学中，场的基本物理量是电场强度,E,和磁感应强度,B,，势,A,和,是为了方便而引入的，它们不是有直接观测意义的物理量。,2,但是在量子力学中，势,A,和,具有可观测的物理意义。,阿哈罗诺夫和玻姆,1959,年提出由下述实验来探测位相,的,A-B,效应。这个效应随后在实验上被证实。,3,电子双缝衍射实验装置图。从电子枪发射出的电子经双缝分为两束，到达屏幕上产生干涉图样。在双缝后面放置一个细长螺线管，当螺线管通以电流，发现干涉条纹移动。实验中小心的排除了螺线管外部的磁场。那么是什么原因使得干涉条纹发生移动的呢,?,4,局域相互作用是电磁相互作用的一个基本原理，既某点上的电荷电流仅受到该点邻域上场的作用。,也许有人会认为，是螺线管内的,B,直接作用到管外的电子上，但是这种想法是和局域相互作用的原理相违背的。,其实，,A-B,效应是一个量子力学现象，,A-B,效应的存在揭示了经典电动力学的缺陷，即说明磁场的物理效应不能完全用,B,来描述。,5,矢势,A,可以对电子发生相互作用。因此，,A-B,效应表明,A,具有可观测的物理效应，它可以影响电子波束的相位，从而使干涉条纹发生移动。,当螺线管内有磁通,时，电子经过的外部空间,B,0,，但,A,0,时，因为对包围螺线管的任一闭合回路路径积分有,注意矢势连续,6,自由运动电子由平面波函数描述,7,螺线管通电时管外,A,0(,边界条件,),，电子波函数用正则动量,描述,8,导致干涉条纹的移动,9,在,量子物理中，矢势,A,所处的地位比在经典电动力学中重要得多。,A-B,效应表明，仅用,B,来描述磁场是不够的。但是，由于规范变换所引起的,A,的任意性，用,A,来描述磁场显然又是过多的。对实验分析表明，能够完全恰当地描述磁场的物理量是相因子,10,若,C,为可以缩小到一点的无穷小路径，则,因此相因子描述等价于局域场,B,(,x,),的描述。若,C,为不能收缩到一点的路径，如在,A-B,效应中的闭合回路，则此相因子所包含的物理信息就不能用局域场,B,(,x,),描述。,11,