卡西米尔效应得到了实验证实

 据英国《新科学家》1997年2月25日报道,卡西米尔效应得到了实验证实.1948年荷兰物理学家德里克·卡西米尔曾预言,当两块平行板以很小的间距放置于真空中时,两板间会产生某种很微弱的力,以便使它们互相靠拢.     

卡西米尔效应浅析:机理、测量与意义

 如果让两块金属面板在真空中相对放置会发生什么情况呢?你的第一反应也许是“根本不会有任何事情发生”。而实际上,两块金属面板将由于真空的存在而相互吸引。这一令人惊奇的现象是由荷兰理论物理学家亨德里克·卡西米尔(HendrikCasimir)于1948年最先预言的,这种现象现在被称为卡西米尔效应。真空中两个金属面板之间的相互作用力被称为卡西米尔力。卡西米尔效应是一种有关真空涨落的量子现象。一、卡西米尔效应的机理在早期的经典力学中,真空的概念是很简单的。如果一个容器倒空其内的所有物质并将其温度降低到绝对零度,则容器内部所剩余的空间即为真空。     

卡西米尔效应的格林函数计算方法

介绍了卡西米尔效应的严格格林函数表达式.作为应用,计算了4种边界条件下两平行板之间的卡西米尔能量.     

卡西米尔力

量子电动力学中的卡西米尔力是真空零点能的体现.广义的卡西米尔力则依赖于涨落介质的类型广泛地出现于物理中,包括量子,临界,戈德斯通模,以及非平衡卡西米尔力.长程关联的涨落介质和约束是产生卡西米尔力的两个条件.本文通过回顾卡西米尔物理的发展,讨论了不同类型的卡西米尔力,几种正规化方法,并对卡西米尔物理的进一步发展做了展望.     

关于2 0 1 5高考北京理综卷第2 4题 能量转化关系的两点讨论

2 0 1 5年高考北京理综卷第2 4题介绍了以真空中放置的平行金属板用作光电转换装置的相关内容. 实 际上, 金属板中电子的分布状态以及光电效应的解释均涉及到复杂的量子物理内容, 这并不是高中物理讨论的范 围. 本文以经典物理的模型及方法, 对题中情境进行理想化的处理, 从高中物理教学的层面对试题中的能量转化及 守恒进行了讨论, 期望能对高中学生及教师对试题的理解有所帮助     

真空能量困扰着宇宙学

按照量子论,什么都没有的真空包含有能量.这种真空的“零点能”归根结底是来源于量子的不确定性.如果真空能量严格地为零,则不存在其能量的不确定性了.量子不确定性允许存在所谓虚光子,它不断地出现和消失从而赋予真空以能量. 按照相对论,这种零点能必然产生引力效应,从而影响宇宙的演化.最近,伯克利的P.Wesson提出这两种要求是不能调和的.按照他的说法,如果零点能真的存在,量子力学或宇宙学必须要作重大的修正. 零点能看来是真实的,因为它给出了可观测的效应,包括真空中两个金属板之间相互吸引的Casimir力和原子谱线的Lamb 移动等. 但是,…     

内部费米子单圈图对Casimir力的贡献

本文利用路径积分量子化方法,计算了两个平行的、理想的金属板之间,内部费米子单圈图对Casimir力的贡献.其作用在单位面积金属板上的力为0.00025dyne/cm².     

新型热电子发电机

<正>德国和美国的研究人员开发出一种将热或光转换成电能的新型热电子发电机。新的设计克服了"空间电荷效应问题",这个问题阻碍着实用设备的研制。新型发电机的效率大约是以前的发电机效率的4倍。这种新技术可应用于太阳能发电及废热利用等方面。热电子发电机利用由真空隔开的两块金属板之间的温差来将热或光转换成电流。热的那块金属板由入射光或热传导来加热,使得电子从金属板的表面蒸发     

甚高频等离子体增强化学气相沉积大面积平行板电极间真空电势差分布研究

采用二维准平面电路模型研究了甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)大面积平行板电极间真空电势差分布.计算结果表明：随平行板电极尺寸增加和激发频率提高,电势驻波效应成为影响电极间电势差非均匀分布的重要因素.在尺寸为1.2m×0.8m的大面积平行板电极上应用40.68和60MHz两种激发频率,通过功率馈入点数量和位置优化,计算获得非均匀性分别为±2.5%和±5.5%的真空电势差分布.这些数值计算结果为大面积平行板电极在VHF-PECVD中应用提供了重要的理论指导. 关键词： 二维准平面电路模型 甚高频等离子体增强化学气相沉积 电势驻波效应     

在没有东西的空间中试探新的物理学

一般认为,真空是一个没有任何物质的空间,实际上真空内是充满着各种飞逝的粒子与电磁场的,现在已被证实在真空内存在着一种能使两块金属板相互吸引的力,这种力被称为 Casimir 力,它是一种量子现象.近来在考虑亚微米尺度内的物理现象时,例如研究各种力、各种粒子在不同维数下的问题时都不可避免地要考虑 Casimir 力.在一对只有狭窄间隔的金属平板空间内,它能保留的能量密度要比在金属平板外的能量密度低很多,这一点很类似于地下的隧道管,一般收音机的电波波长大于隧道口径时就无法收到信号,而在两块平板间同样也会阻止波长大于其间隔距离的…     

含色散特异材料三明治结构的量子悬浮效应

在金属板与电介质材料板基底间插入色散特异材料板形成三明治结构,并对其Casimir作用力进行了研究.基于Casimir-Lifshitz理论,通过麦克斯韦应力张量计算了真空涨落的辐射压,并对三明治结构利用电磁模式传输矩阵方法进行了数值计算分析.计算结果表明,原本两板结构中存在的Casimir吸引力,在插入特异材料板后的三明治结构中将转变为斥力,从而使轻薄的金属板产生量子悬浮效应。讨论了特异材料板的色散电磁响应特性以及电介质板基底的影响,结果表明特异材料磁等离子频率越大、磁共振频率越小以及电介质板基底的介电常数越小时,三明治结构中获得的斥力越大.此外,板间距增加到一定范围时,三明治结构中将出现Casimir平衡回复力.特异材料填充因子越小、三明治结构中层距和层厚越大时,三明治结构间的回复力会出现在较长距的位置.三明治结构中的量子悬浮效应与平衡回复力可保证微纳米机械系统稳定性,展现出基于真空辐射压的应用前景.     

有限温度下的Casimir效应

利用路径积分量子化方法,计算出两个平行的、理想的金属板之间,在有限温度下自由的量子电磁场和内部费米子单圈图对Casimir力的贡献.     

金属板疲劳损伤非线性兰姆波混频检测

针对金属板结构安全运行需要,开展了金属板结构疲劳损伤非线性兰姆波混频检测方法研究.通过数值仿真,研究了两列A0兰姆波与材料损伤间的非线性相互作用.结果 表明,两列共线A0兰姆波在结构材料损伤处产生单向传播的和频S0波,且和频波幅值随传播距离具有积累增长效应.对不同疲劳程度金属板试件进行了共线混频兰姆波检测实验,结果表明...     

基于无限大平行板的修正模型精确测量真空电容率

针对实验教学中平行板电容器测量真空电容率偏差较大的问题,提出了平行板电容器的修正模型.实验对极板的非平行性进行了研究,结合了边缘效应和分布电容.修正后的模型提高了真空电容率的测量精度,其偏差下降至0.6%以下.     

用天平测定电介质的相对介电常量

利用分析天平，测出了带电平行板电容器两金属板间的相互吸引力F，根据F与两极板间电压U的函数关系，对测量数据进行回归计算，得出平行板电容中电介隔片的相对介电常量。     

二维静态时空中Dirac场的重正化能动张量和Casimir效应

在一般渐近平直的二维静态黑洞时空中,利用重正化能动张量的一般性质, 对位于两“平行板”间满足Dirichlet条件的无质量Dirac场的重正化能动张量的真空期待值进行了分析和计算, 得到了一般表达式.利用该表达式可以给出各种具体渐近平直二维静态黑洞时空中的相应Casimir力.对于重正化能动张量及Casimir力与真空态定义(包括Boulware 真空态、Hartle-Hawking真空态和Unrum真空态三种情况)、Hawking辐射和反常迹的关系分别进行了讨论，给出了相应的表达式和计算结果. 关键词： 能动张量 Casimir 效应 黑洞 真空态     

纳米碳管中的Aharonov-Bohm振荡

令一个薄壁长金属圆筒的轴向与外磁场方向平行,并沿圆筒的轴向通入电流,然后观察圆筒的电阻随外磁场的变化．人们发现,测得的电阻作为筒内磁通的函数将表现出周期振荡的行为．上述现象反映了电子波位相对磁场的依赖性,以及随之而产生的电子分波量子相干．这一干涉效应以两位建议者命名,被称为Ａｈａｒｏｎｏｖ－Ｂｏｈｍ（简称Ａ－Ｂ）效应（１９５９年）．磁场依赖的电子波位相相干,在真空中和固体中均有可能发生．在真空中,类似于光波双缝干涉的Ａ－Ｂ效应观察已于１９６０年获得成功．近２０年来,有关研究主要集中于对固体中Ａ－…     

平行板电容器有关物理问题的理论推导

对可看做无限大的平行板电容器电荷的分布、 电容的定量表达式以及插入金属板或者电介质对电容 的影响等规律做了严格的推导, 旨在拓宽物理教师视野     

基于克尔效应的真空绝缘子表面电场在线测量

克尔效应(Kerr Effect)作为一种电光效应,主要表现为:克尔介质在外加电场作用下,会使得入射到其中的探测光带有外加电场的信息.基于上述原理,设计并搭建了由快脉冲高电压源、YAG激光器、同步控制子系统、被测绝缘子及克尔效应单元、相位差检测子系统构成的真空绝缘子表面电场在线测量实验平台.通过对比性测量,观察到了真空绝缘子沿面带电导致的表面电场畸变现象.并进一步对绝缘子表面电场的畸变进行了时间分辨测量.     

柱环腔中的量子电动力学效应

研究以同轴不同半径柱面围成的导体柱环腔体中电磁场真空零点振动模式所给出的宏观量子效应.零点振动模式通过求解柱环空腔边界条件下无源的Maxwell方程组获得.得到了双柱面同心柱环中单位长度和单位面积的且是有限的真空能量，即Casimir能量.这有限的Casimir能量可以分解为独立而且收敛的三部分，它们分别来自内柱面、外柱面和柱环之中.对多柱面同心柱环，Casimir能量可分解为独立的（2n—1）部分（n为柱面数）.柱环是类似于平行板的几何结构.但柱环所给出的Casimir能量和Casimir势能系数是随着 关键词： Casimir效应 柱环腔体 零点能 量子电动力学