Поляризация частиц


Поляризация частиц

Поляриза́цией волны́ называется явление нарушения симметрии распределения возмущений в поперечной волне (например, напряжённостей электрического и магнитного полей в электромагнитных волнах) относительно направления её распространения. В продольной волне поляризация возникнуть не может, т. к. распространение возмущения в этом типе волн всегда совпадает с направлением распространения.

Поперечная волна характеризуется двумя направлениями: волновым вектором и вектором амплитуды, всегда перпендикулярным к волновому вектору. Так что в трёхмерном пространстве имеется ещё одна степень свободы — вращение вокруг волнового вектора.

Причиной возникновения поляризации волн может быть:

  • несимметричная генерация волн в источнике возмущения;
  • анизотропность среды распространения волн;
  • преломление и отражение на границе двух сред.
Основными являются два вида поляризации:
  • линейная — колебания возмущения происходит в какой-то одной плоскости. В таком случае говорят о «плоско поляризованной волне»;
  • круговая — конец вектора амплитуды описывает окружность в плоскости колебаний. В зависимости от направления вращения вектора может быть правой или левой.

На основе этих двух формируются и другие, более сложные виды поляризации. Например, эллиптическая.

 

Содержание

Практическое значение

Скорость распространения волны может зависеть от её поляризованности.

Две волны, линейно поляризованные под прямым углом друг к другу, не интерферируют.

Чаще всего это явление используется для создания различных оптических эффектов.

Круговая поляризация применяется в антеннах космических линий связи, так как для приёма сигнала не важно положение плоскости поляризации передающей и приёмной антенн. То есть вращение космического аппарата не повлияет на возможность связи с ним. В наземных линиях используют антенны линейной поляризации — всегда можно выбрать заранее — горизонтально, или вертикально располагать плоскость поляризации антенн. Антенну круговой поляризации выполнить сложнее, чем антенну линейной поляризации. Вообще, круговая поляризация — вещь теоретическая. На практике говорят об антеннах эллиптической поляризации — с левым или правым направлением вращения.

Поляризация частиц

Аналогичный эффект наблюдается при квантовомеханическом рассмотрении пучка частиц, обладающих спином. Состояние отдельной частицы в этом случае, вообще говоря, не является чистым и должно описываться соответствующей матрицей плотности. Для частицы со спином ½ (скажем, электрона) это эрмитова матрица 2×2 \rho^a_b со следом 1:

\rho_{ab} = \rho^\dagger_{ab} = \bar \rho_{ba}
\mathrm{tr}\, \rho^a_b = 1

В общем случае она имеет вид

\rho^a_b = {1\over 2}(\delta^a_b + 2 \hat \mathbf{\sigma}^a_b \bar\mathbf{s})

Здесь \hat \mathbf{\sigma} = (\sigma_x,\sigma_y,\sigma_z) — вектор, составленный из матриц Паули, а \bar\mathbf{s} — вектор среднего спина частицы. Величина

\rho = 2 |\bar\mathbf{s}| = 2 \sqrt{s_x^2 + s_y^2 + s_z^2}

называется степенью поляризации частицы. Это вещественное число 0 < ρ < 1. Значение ρ = 1 соответствует полностью поляризованному пучку частиц, при этом

\rho^a_b = \psi^a \otimes \psi^\dagger_b

где ψ — вектор состояния частицы. Фактически, полностью поляризованные частицы можно полностью описать вектором состояния.

См. также

Литература

  • Физика. Большой энциклопедический словарь/Гл. ред. А. М. Прохоров. — 4-е изд. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. — С. 87. ISBN 5-85270-306-0 (БРЭ)


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Поляризация частиц" в других словарях:

  • ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЧАСТИЦ — характеристика состояния ч ц, связанная с наличием у них собств. момента импульса спина и его направлением в пространстве. Понятие поляризации света связано с поляризацией «ч ц света» фотонов. Ч ца с ненулевой массой покоя (эл н, ядро и др.) и… …   Физическая энциклопедия

  • поляризация частиц — [polarization of particles] характеристика состояния частиц, связанная наличием у них собственного момента количества движения спина. Понятие поляризации частиц близко к поляризации света. Плоские световые волны с определенной частотой,… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Поляризация частиц —         характеристика состояния частиц, связанная с наличием у них собственного момента количества движения Спина. Понятие П. ч. близко к понятию поляризации света (См. Поляризация света). Последнее означает, в частности, что плоские световые… …   Большая советская энциклопедия

  • Поляризация — (франц. polarisation, первоисточник: греч. pólos  ось, полюс)  процессы и состояния, связанные с разделением каких либо объектов, преимущественно в пространстве. Поляризация вакуума Поляризация волн Поляризация электромагнитных волн… …   Википедия

  • Поляризация волн — У этого термина существуют и другие значения, см. Поляризация. Поляризация волн характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. В продольной… …   Википедия

  • Поляризация волны — Поляризацией волны называется явление нарушения симметрии распределения возмущений в поперечной волне (например, напряжённостей электрического и магнитного полей в электромагнитных волнах) относительно направления её распространения. В продольной …   Википедия

  • поляризация света — [polarization of light] одно из фундаментальных свойств оптического излучения (света), состоящее в неравноправии разных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу (направлению распространения световой волны). Поляризацией света… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Поляризация — [polarization] (от греческого polos ось, полюс) Смотри также: электрохимическая поляризация поляризация света поляризация частиц …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • ПОЛЯРИЗАЦИЯ — ансамбля частиц преимущественная ориентация спинов частиц. Пусть в ансамбле частиц со спином задана ось квантования т. е. задано направление в пространстве, на к рое частицы имеют определённые проекции спина Обычно по оси направлено внешнее, напр …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛЯРИЗАЦИЯ — Приобретение или потеря полярности. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ПОЛЯРИЗАЦИЯ лат. polarisatio, от polus. Изменение свойств света при его отражении или преломлении. Объяснение 25000 иностранных… …   Словарь иностранных слов русского языка

Книги

Другие книги по запросу «Поляризация частиц» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.