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angular momentum
magnetism 磁性
ferromagnetism 铁磁性
paramagnetic 顺磁
diamagnetic 逆磁
dielectrics 电介质
electromagnetic 电磁
cylinder 圆柱
eddy current 涡流
magnetic moment 磁矩
induced magnetism 感应磁场(?
# 经典力学
- 时间观念起源于由物体运动形成的事物演化中状态出现的先后顺序性。世间的某些事物的状态具有稳定的再现性,人们便自然地将相邻再现状态之间的顺序间隔定为1个时间单位,实现了时间的量化。(舒力,p2)
- 切向与角向不同!!一般而言,极坐标系中,与同向,从而一般不与同向
- 为了发现运动的规律,最有效的是先观察和研究最简单的运动。飞行是一个非常复杂的运动,直接去研究飞行很难掌握它的规律。历史对的发展事实是这样:物理学家先理解了一些更简单的运动,经过进一步的理性思维提出了牛顿力学等基本理论,然后利用这些理论才掌握了飞行的规律。(飙力,p15)
- 我们看到无论小邓如何操控玩具宇宙的进程,宇宙中的人都感觉不到这种操控。原因是宇宙的各种不同的变化同时变快或变慢,于是彼此相对而言就没有变化。如果不同的物理过程对时间的依赖是不同的,我们或许有机会观察到时间流逝的不均匀性可能带来的后果。 如果时间流逝的快慢对万有引力和电磁相互作用的影响不一样,那么我们预期这两种时钟记录的1秒或许会有小的差别。通过在很高的精度下测量这种差别,我们或许会窥探到时间的本质。可惜的是我们现在的单摆钟,或者任何其他利用万有引力制作的时钟,它们的精度远远比不上原子钟,使得这种比较还不现实。(飙力,p21)
- 实验发现引力质量与惯性质量总是成正比,且比例系数是一个常量,便将此常量取为1,于是引力质量=惯性质量。(舒力,p44)约化质量只替换惯性质量,而不替换引力质量!
- 解释潮汐:从俯视图看,地球远日侧离心力>万有引力,近日侧离心力<万有引力,从而两侧受力都指向远离地表的方向,海面较高。随着地球的自转,某一个地点每天潮水涨落两次。
非惯性系中的惯性力实际上是该系中引力场的变化
因惯性的存在,物体的加速运动有了动力学特征。彼此相对加速运动的物体A、B,倘若A相对于惯性系是静止或匀速的,动力学方面可判定A受力为零,B相对于惯性系就是加速的,受力不为零。这样,在“A认为B相对于A作加速运动”的叙述中可以增添动力学内容:“而且A认为B受力不为零”,在“B认为A相对于B作加速运动”的叙述中也可增添:“但是B认为A受力为零”。于是运动学中物体间相对加速运动的对称性,因物体惯性的出现,在动力学意义上不再对称。【如果“认为”是在自身参考系中讨论,则又恢复了对称性。这某种程度上暗示了“惯性系”是不可靠的。】马赫认为惯性是物体与宇宙众多天体、星系相互作用的结果,参考系越是深人到遥远的天体,被观察的运动物体越能表现出这样的惯性,物体AB之间不仅在运动学方面是相对的,在动力学方面也应该是相对的。例如关于水桶实验,既然水的惯性是水和众多天体相互作用的结果,马赫认为假设没有众多天体,那么水即使旋转,水面也会是平的。真实世界中存在众多天体,让水相对天体旋转会出现弯曲水面,可以设想,反之让众多天体相对水旋转,也应出现弯曲水面。这两种情况,在运动学方面是同一个相对运动内容的两种等价表述,从动力学方面考察,天体观察者认为,若是仅有众多天体与水的相互作用力,水面原本是平的,因为有其他力作用于水,才使水旋转并形成了弯曲的水面。水观察者则认为,众多天体旋转会使天体与水之间的作用力发生变化,在水中附加地产生了真实的分布性离心力,导致水面弯曲。牛顿力学中因为有绝对空间的存在,只要水面发生了弯曲,水必定有旋转式的绝对运动,此时尽管在运动学方面水观察者还可以说成是众多天体在相对自己旋转,但他必须引入虛拟的惯性离心力来解释相对自己静止的水面为何弯曲。
总之,按马赫的观点,参考系都是与真实物体相联系的测量系统,无论在运动学还是在动力学方面,它们的地位都是平等的,所有这样的参考系观测到的力都是真实力,于是牛顿力学中的惯性力都将被马赫观念中的真实力取代。水桶实验中,原来的惯性离心力消失了,出现的是真实的分布性离心力。牛顿力学中,位于北极的傅科摆在地球参考系因受科里奥利力而旋转。如果注意到所有天体都在与傅科摆一起转动,按马赫的观点,地球参考系可解释为众多天体旋转时对摆产生的附加作用力带动摆平面一起转动。牛顿力学中平动加速车厢是非惯性系,车内光溜平板上小球因受平动惯性力而加速后退,按马赫的观点,车厢系观测到所有物体都在加速后退,它们对小球产生的附加作用力带动它一起加速后退。
惯性力的确可以被一种真实力取代,这种力就是万有引力。在“非惯性系”中,周围物体的引力场发生变化,从而产生了惯性力。如在自由落体中,如取自身参考系,则可认为地球的引力场不存在。
(舒力,p64)
- 力作用于物体的某个部位,如果物体各部位运动的差异不可忽略,那么力的作用对象便是物体的这一部位。(舒力,p81)
- 一个真实力在某参考系中是保守力,在其他参考系中可能仍然是保守力(如重力在相对地面的平动系中),也可能变成非保守力(如重力在转轴水平的旋转系中,方向一直在变;万有引力在平动系中,力的空间分布一直在变)。(舒力,p85)
- 在碰撞中,将物体质点化有时会造成解的不确定性。(舒力,p100)
- 牛顿第二定律具有时间反演性,而空气阻力f=kv则没有。(舒力,p125)
- 真实世界中物质系统具有的每一种对称性,都对应有一条守恒率。能量、动量、角动量分别对应时间对称性、平移对称性和旋转对称性。(舒力,p128)
# 电磁学
- 电像法
- 导体球(R)接地,球外r处有q
- 导体球(R)不带电,不接地,球外r处有q
- 导体球(R)带电Q不接地or接确定电势,球外r处有q
- 导体球(R)接地,球内r处有q
- 导体球(R)不带电,不接地,球内r处有q
- 导体球(R)带电Q不接地or接确定电势,球内r处有q
可以求:全空间电场分布,导体感应电荷分布
像电荷,位于处,如此球面电势为0,外部电场即为q和q‘的合场,内部电场为0
再如上等效就是错的,因为此时球壳电势不为0。如何计算球壳电势呢?算球心电势即可,因球壳Q总=0,故.
从而像电荷有两个:一个q’同上,另一个q’’在球心,
根据电势改变q’‘的值即可
值得注意的是,当电荷在球壳外,像电荷的总和总是等于球壳上感应电荷的总和。当电荷在球壳内时,这不成立,但是我们完全没必要担心。
像电荷,位于处,如此球面电势为0,内部电场为q和q’的合场,外部电场为0。球内壁感应电荷总量为-q。
我们要像上面的case2一样加上一个q‘吗?不用。原因在于,当电荷在球外,外部的电场由三个边界条件确定:除了点电荷、球壳的电势,还有无穷远处的电势。如果我们不加入q’,就会改变球壳和无穷远处的电势差,从而改变电场。而当点电荷移到球内,边界条件只有点电荷+球壳的电势。而球壳电势的具体值并不影响内部的场强(即电势差),只要等势就可以。
从另一个方面也可以解释:相比接地的case,不接地实际上仅仅改变了球壳外表面的电荷,因此当然不对内部的电场造成任何影响。
当然,外部场强是有影响的。由电中性条件,外表面带点量为q,其分布只与外部的电荷有关——当外部没有电荷时,均匀分布。
还是只有一个像电荷q‘,只是此时外表面带电情况改变了。
如果球内球外都有电荷怎么办?内外分布互相不影响,所以其实就是两个独立的问题,外部问题的某些条件(如带电量、电荷)依赖于内部问题。因此先解决内部问题,然后再解决外部问题。解决某个问题时视另一方不存在。
- 电子自旋是不是可以用莫比乌斯环解释?
- 电介质的极化总是使得其被场源所吸引,磁介质则可能被排斥
- 极化面电荷只是对极化场产生的电场的等效表示,真实过程远比这复杂。极化场产生的电场作用于一切的电荷,其性质与自由电荷产生的静电场一致(束缚电荷在产生电场、受力、磁效应等方面与自由电荷没有区别,均可作为电偶的等效) 极化场产生的电场既存在于电介质内,也存在于电介质外;极化场只存在于电介质内,极化场线起始于负束缚电荷,终止于正束缚电荷。
- 位移电流(这里说的是广义的位移电流)与传导电流相对,电场对前者做功转化为某种场的能量(对应电场的能量;对应电场与极化场的相互作用能),而电场对后者做功则转化为热能。因此,电介质中储存的能量
右边有两项,说明了与电介质状态对应的能量。
第一项是电场能量密度的增量。这里的电场包括了外电场和束缚电荷的电场,因而电场的能量包括:外电场的自能、极化电荷的自能以及两者的互能。换言之,包括了各种宏观电场的能量。
第二项是与极化强度矢量有关的其他能量的增量。所谓其他能量,是指除电场能量以外的能量。这只能是束缚电荷的宏观动能,及其通过与束缚力场作用交换的能量。(王电,p173)
,这里说的能量,是指能通过宏观电场作用而转换的能量。电场的能量密度、电场与束缚力场的相互作用能密度,都通过电场的作用而转换,因而统称为电能。(所以电能>电场能)(王电,p174)
全电流j包括位移电流jD和传导电流jc两项,其在全空间连续。
- 何时用E,何时用D?
- 电场高斯定理中,不计入极化电荷时用D;计入极化电荷时(如计算极化电荷的电场时)用E
进一步,算极化电荷在电介质内(或者外)的电场时,不该除以,因为只是表象。
- 何时用B,何时用H?
- 磁场安培环路定理中,不计入束缚电流时用H;计入束缚电流时用B
- 一般情况下,D的旋度未必是0;H的散度也未必是0!
- 称H为磁场强度是有道理的。实际上在Maxwell方程组中,与E对偶的不是B而是H。如果采用“E-H”“D-B”的对偶形式,则包括边界条件、电(磁)导系数、能流密度矢量等式子都具有了对称性;但同时洛伦兹力公式似乎又失去了对称性。
- 无线电波长10~3000m;电视波长3~6m
#实验
#示波器
- 时基:横坐标单位长度,如20ns
- 触发:告诉示波器何时捕捉波形
有多种类型的触发条件,其中最常见的一种为边沿触发
边沿触发即电压高于(或低于)某个值时开始获取波形,上边沿触发就是上升过程中超过Trigger,下边沿触发就是下降过程中低于Trigger,也可以同时允许两种边沿触发
对于周期性的信号而言,如果没有成功触发,则屏幕上的波形(在AUTO模式下)会左右移动,无法形成稳定的图像;这是因为每次开始捕获的时间点在周期中的位置都不尽相同,产生“留影”变成了数个波形的叠加
触发也有不同的耦合模式,与示波器的耦合原理相同,但是是不同的指标!
- 捕获模式
普通模式(Normal):不断捕获波形(在释抑时间内不会重新触发),如果没有成功触发则屏幕上将没有波形
自动模式(Auto):其他与普通模式相同,如果没有成功触发(Wait)则屏幕上会出现不稳定的波形
单次模式(Single):一次触发之后就不会再触发,进入STOP状态。可以用来捕捉异常波形或者非周期波形
- 耦合:被测试电路等效并联了什么?
直流耦合:被测试两端并联示波器对应的等效阻抗,当示波器阻抗远大于输入阻抗时,可以认为基本捕捉了真实的信号
交流耦合:被测试两端并联(小电容+示波器对应的等效阻抗 的 串联),滤去直流信号
#量子力学
1900-1930 旧量子理论。quantum一词来源于德语quanta,意为药片。普朗克的老师亥姆霍兹还是一个医生。
1925.12.14 海森堡方程
1926 薛定谔方程
1927 狄拉克统一了矩阵力学和波动力学
1927 泡利提出内禀角动量,即自旋。从自旋可以把粒子分成费米子和玻色子
1930-1960 量子力学基本框架(包括相对论量子力学)基本被完整建立。半导体技术由量子理论发展起来。开始将量子理论运用到原子钟。
1960-1990 非线性光学,量子光学建立。
1990-2020 可以研究单量子态和纠缠态
先有mazer(发射微波),后有lazer
最小作用量原理跟费马原理非常像
高斯的定律(电场、磁场的散度)和高斯的定理。高斯定律需要用库伦定律or毕奥萨伐尔定律+高斯定理
热力学第零定律告诉我们需要温度这个概念。只有在静态情况下才有温度概念
赛曼效应Zeeman Effect:加磁场之后氢原子光谱会发生分裂。Stark Effect则是加电场
先有量子熵(冯诺依曼)才有香农熵
超算的并行算法还有很大问题。硬件很硬,软件很软。
量子计算三种:基于离子ion,基于原子atom,基于光子phontom
IBM超导量子比特 没法全连接
Quantinuum离子阱路线 56个 可以实现全连接
- 原子钟(H)
第一步:从氢分子电离出氢原子,F=1,2符合玻尔兹曼分布,因为能级差较小可以认为组分各占一半
第二步:分离f=1,f=2,通过磁场梯度提取f=2
第三步:注入微波谐振腔,尺寸为f=1,2间跃迁的波长。使f=2容易跃迁到f=1,释放出1.42GHz光子
第四步:放大信号,以1.42GHz作为基准,把晶振用锁相环锁定在10MHz上
- 作者:XiaoTianyao
- 链接:https://www.xty27.top/article/physics
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