電磁極化子是一種準(zhǔn)粒子。它是由電磁波之間的強烈耦合以及帶有電偶極子或磁偶極子的激發(fā)作用中誕生。這現(xiàn)象體現(xiàn)了物理學(xué)上“反交叉”的原理。電磁極化子的形成也可看為一顆受激的光子,它能解釋在共振中色散的光的交叉。
種類
以下是最常見的電磁極化子:
1.聲子-電磁極化子─由紅外線光子及光學(xué)聲子(英語:Optical phonon)的耦合形成。
2.激子-電磁極化子─由可見光光子及激子的耦合形成。
3.表面等離子體-電磁極化子─由表面等離子體及光子的耦合形成。
特性
準(zhǔn)粒子
在物理學(xué)中,準(zhǔn)粒子或稱集體激發(fā)是一種發(fā)生在微觀復(fù)雜系統(tǒng)的突現(xiàn)現(xiàn)象。例如固態(tài)系統(tǒng)中會好像存在著另一種虛擬的粒子。以電子在半導(dǎo)體中的運動為例,電子在運動過程中受到來自原子核以及其它電子的作用,然而其行為可以視作帶有不同質(zhì)量的自由電子。這個帶有不同質(zhì)量的“電子”稱為“準(zhǔn)電子”(electron quasiparticle)。另外一個實例是在半導(dǎo)體的價帶集體行進的電子,其行為可以視作半導(dǎo)體中存在著帶正電的空穴往反方向運行。其它的準(zhǔn)粒子包括聲子(來自固態(tài)系統(tǒng)中原子的振動)、等離子體(來自等離子體的振蕩)等許多種類。
作為少數(shù)簡化多體問題的手段之一,準(zhǔn)粒子的概念在凝態(tài)物理尤其重要。
偶極子
在電磁學(xué)里,有兩種偶極子(dipole):電偶極子是兩個分隔一段距離,電量相等,正負相反的電荷。磁偶極子是一圈封閉循環(huán)的電流,例如一個有常定電流運行的線圈,稱為載流回路。偶極子的性質(zhì)可以用它的偶極矩描述。
電偶極矩由負電荷指向正電荷,大小等于正電荷量乘以正負電荷之間的距離。磁偶極矩的方向,根據(jù)右手法則,是大拇指從載流回路的平面指出的方向,而其它手指則指向電流運行方向,磁偶極矩的大小等于電流乘以線圈面積。
除了載流回路以外,電子和許多基本粒子都擁有磁偶極矩。它們都會產(chǎn)生磁場,與一個非常小的載流回路產(chǎn)生的磁場完全相同。但是,現(xiàn)時大多數(shù)的科學(xué)觀點認為這個磁偶極矩是電子的自然性質(zhì),而非由載流回路生成。
永久磁鐵的磁偶極矩來自于電子內(nèi)稟的磁偶極矩。長條形的永久磁鐵稱為條形磁鐵,其兩端稱為指北極和指南極洲,其磁偶極矩的方向是由指南極朝向指北極。這常規(guī)與地球的磁偶極矩恰巧相反:地球的磁偶極矩的方向是從地球的地磁北極指向地磁南極。地磁北極位于北極附近,實際上是指南極,會吸引磁鐵的指北極;而地磁南極位于南極附近,實際上是指北極,會吸引磁鐵的指南極。羅盤磁針的指北極會指向地磁北極;條形磁鐵可以當(dāng)作羅盤使用,條形磁鐵的指北極會指向地磁北極。
根據(jù)當(dāng)前的觀察結(jié)果,磁偶極子產(chǎn)生的機制只有兩種,載流回路和量子力學(xué)自旋。科學(xué)家從未在實驗里找到任何磁單極子存在的證據(jù)。
參考資料 >