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经典电磁学

指数 经典电磁学

经典电磁学(Classical electromagnetism)或经典电动力学是理论物理学的分支,通常包含在广义的电磁学,以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础,主要研究电荷和电流的电磁场及其彼此的电磁相互作用。当相关尺度和场强足够大以至于量子效应可忽略时(参见量子电动力学),这一套理论能够对电磁现象提供一个非常漂亮的描述。有关经典电磁理论的综述以及物理概念的详细解说可参见费曼、莱顿和桑斯;帕诺夫斯基和菲利普;以及杰克逊 等人的专著。 经典电磁理论主要发展於19世纪,以詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的成就达到顶峰。关于这部分的历史可参见泡利、惠特克、派斯的有关叙述。 Ribarič和Šušteršič在其著作《守恒律和经典电动力学的未决问题》中基于当前对经典电磁理论的理解,考查了十二个至今尚未解决的电动力学问题;到目前为止,他们研究并引用了1903年至1989年间约240篇参考文献。如杰克逊所言,经典电动力学中最显著的问题在於,我们只可能在如下两种有限的情形下得到及讨论基本方程的解:第一种情形为给出电荷和电流的分布,求解激发的电磁场;第二种情形为给出外部的电磁场,求解内部带电粒子和电流的运动。而有时候这两种情形会合二为一,此时的处理方法却只能按次序进行:首先在忽略辐射的情形下确定在外场中带电粒子的运动,然后将运动粒子的轨迹作为辐射源的分布计算电磁辐射。很明显,在电动力学中这种处理手段只能近似正确。进一步来说,虽然麦克斯韦方程组本身是线性的,然而某些电学-力学系统中电荷和电流与它们所激发的电磁场之间的相互作用却无法忽略,对於这类系统我们还不能从电动力学上完全理解。虽然经过了一个世纪的努力,至今人们还没能得到一组能够被广泛接受的描述带电粒子运动的经典方程,同时也没有获得任何有用的实验数据的支持。.

48 关系: 偏导数可见光库仑定律伽马射线微波傑斐緬柯方程式光子光速矢量理论物理学理查德·費曼磁矢势磁感应强度紫外线红外线真空电容率电磁学电磁场电磁辐射电流狭义相对论相对论靜電學频谱詹姆斯·克拉克·麦克斯韦超距作用麦克斯韦方程组黎納-維謝勢辐射量子场论量子電動力學電場電勢電磁力電荷速度X射线标量梯度泡利波长洛伦兹力无线电波旋度曲线积分

偏导数

在数学中,一个多变量的函数的偏导数是它关于其中一个变量的导数,而保持其他变量恒定(相对于全导数,在其中所有变量都允许变化)。偏导数在向量分析和微分几何中是很有用的。 函数f关于变量x的偏导数写为f_x^或\frac。偏导数符号\partial是全导数符号 d的变体,这个符号是阿德里安-马里·勒让德引入的,并在雅可比的重新引入后得到普遍接受。.

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可见光

可見光(Visible light)是電磁波譜中人眼可以看見(感受得到)的部分。這個範圍中電磁輻射被稱為可見光,或簡單地稱為光。人眼可以感受到的波長範圍一般是落在390到700nm。對應於這些波長的頻率範圍在430–790 THz。但有一些人能够感知到波长大约在380到780nm之间的电磁波。正常视力的人眼对波长约为555nm的电磁波最为敏感,这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。.

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库仑定律

库仑定律(Coulomb's law),法国物理学家查尔斯·库仑於1785年发现,因而命名的一条物理学定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。因此,电学的研究从定性进入定量阶段,是电学史中的一块重要的里程碑。庫侖定律闡明,在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比,与电量乘积成正比,作用力的方向在它们的连线上,同号电荷相斥,异号电荷相吸。.

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伽马射线

伽瑪射線(Gamma ray),或γ射線是原子衰變裂解時放出的射線之一。此種電磁波波長在0.01奈米以下,穿透力很強,又攜帶高能量,容易造成生物體細胞內的脫氧核糖核酸(DNA)斷裂進而引起細胞突變,因此也可以作醫療之用。 1900年由法國科學家P.V.維拉德(Paul Ulrich Villard)發現,他將含鐳的氯化鋇通過陰極射線,從照片記錄上看到輻射穿過0.2毫米的鉛箔,拉塞福稱這一貫穿力非常強的輻射為γ射線,是繼α射線、β射線後發現的第三種原子核射線。1913年,γ射線被證實為是電磁波,波長短于0.2 埃,和X射線特性相似但具有比X射線還要強的穿透能力。γ射線通過物質並與原子相互作用時會產生光電效應、康普頓效應和正負電子對效應。γ射线即使使用较厚材料阻挡一般也仍然有部分射线泄漏,所以通常只能用半吸收厚度来定量材料的阻隔效果。半吸收厚度是指入射射线强度减弱到一半时阻隔物体的厚度。半吸收厚度其数值d(1/2).

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微波

微波(Microwave,Mikrowellen)是指波长介于红外线和無線電波之间的电磁波。微波的頻率范围大约在 300MHz至300GHz之間。所對應的波長為1公尺至1mm之间。微波频率比无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西,则会反射微波。 微波在雷达科技、ADS射线武器、微波炉、等离子发生器、无线网络系统(如手机网络、蓝牙、卫星电视及無線區域網路技术等)、传感器系统上均有广泛的应用。 在技术领域协定使用的四个频率分别为800MHz、2.45GHz、5.8GHz和13GHz。微波炉使用2.45GHz,此频率亦被作为ISM頻段(工業、科學及醫學用波段),使用在航空通讯领域。.

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傑斐緬柯方程式

在電磁學裏,給予含時電荷密度分佈和電流密度分佈,可以使用傑斐緬柯方程式(Jefimenko equation)來計算電場和磁場。這方程式因其發現者物理學家而命名。傑斐緬柯方程式是馬克士威方程組對於這些電荷密度分佈和電流密度分佈的解答。.

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光通常指的是人類眼睛可以見的電磁波(可見光),視知覺就是對於可見光的知覺。可見光只是電磁波譜上的某一段頻譜,一般是定義為波長介於400至700奈(纳)米(nm)之間的電磁波,也就是波長比紫外線長,比紅外線短的電磁波。有些資料來源定義的可見光的波長範圍也有不同,較窄的有介於420至680nm,較寬的有介於380至800nm。 而有些非可見光也可以被稱為光,如紫外光、紅外光、x光。 光既是一种高频的电磁波,又是一種由称為光子的基本粒子組成的粒子流。因此光同时具有粒子性与波动性,或者说光具有“波粒二象性”。.

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光子

| mean_lifetime.

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光速

光速,指光在真空中的速率,是一個物理常數,一般記作,精確值為(≈ m/s)。這一數值之所以是精確值,是因為米的定義就是基於光速和國際時間標準上的。根據狹義相對論,宇宙中所有物質和訊息的運動和傳播速度都不能超過。光速也是所有無質量粒子及對應的場波動(包括電磁輻射和引力波等)在真空中運行的速度。這一速度獨立於射源運動以及觀測者所身處的慣性參考系。在相對論中,起到把時間和空間聯繫起來的作用,並且出現在廣為人知的質能等價公式中:.

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矢量

#重定向 向量.

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理论物理学

论物理学(Theoretical physics)通过为现实世界建立数学模型来试图理解所有物理现象的运行机制。通过“物理理论”来条理化、解释、预言物理现象。 豐富的想像力、精湛的數學造詣、嚴謹的治學態度,這些都是成為理論物理學家需要培養的優良素質。例如,在十九世紀中期,物理大師詹姆斯·麥克斯韋覺得電磁學的理論雜亂無章、急需整合。尤其是其中許多理論都涉及超距作用(action at a distance)的概念。麥克斯韋對於這概念極為反對,他主張用場論來解釋。例如,磁鐵會在四周產生磁場,而磁場會施加磁場力於鐵粉,使得這些鐵粉依著磁場力的方向排列,形成一條條的磁場線;磁鐵並不是直接施加力量於鐵粉,而是經過磁場施加力量於鐵粉;麥克斯韋嘗試朝著這方向開闢一條思路。他想出的「分子渦流模型」,借用流體力學的一些數學框架,能夠解釋所有那時已知的電磁現象。更進一步,這模型還展示出一個嶄新的概念——電位移。由於這概念,他推理電磁場能夠以波動形式傳播於空間,他又計算出其波速恰巧等於光速。麥克斯韋斷定光波就是一種電磁波。從此,電學、磁學、光學被整合為一統的電磁學。.

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理查德·費曼

查德·菲利普斯·費曼(Richard Phillips Feynman,),美國理论物理學家,量子电动力学创始人之一,纳米技术之父。由費曼提出或完善的费曼图、费曼规则(Feynman rules)和重整化计算方法是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。费曼个性十足,爱出风头,平易近人且喜爱搞怪,有很多逸闻流传于世。在1999年英國雜誌《》对全球130名領先物理學家的民意調查中,他被評為有史以來10位最偉大的物理學家之一。費曼父母皆為立陶宛猶太人,來自白俄羅斯,然而費曼本人是無神論者。 费曼业余爱好广泛,如打邦哥鼓、破译玛雅文明的象形文字、研究如何撬開保险櫃的鎖及逛脱衣舞厅等。他自己搜罗了不少这类故事,整理成了自传《别闹了,费曼先生!》。该书后來成为畅销大众读物。费曼是少数几个在大众心目中形象生动鲜活的前沿科学家之一。.

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磁是一种物理现象,磁学是研究磁现象的一个物理学分支,磁性是物質響應磁場作用的性质。磁性表现在順磁性物質或铁磁性物質(如铁钉)會趨向於朝著磁場較強的區域移動,即被磁場吸引;反磁性物質則會趨向於朝著磁場較弱的區域移動,即被磁場排斥;還有一些物質(如自旋玻璃、反鐵磁性等)會與磁場有更複雜的關係。 依照溫度、壓強等參數的不同,物質會顯示出不同的磁性。表现出磁性的物质通称为磁体,原来不具有磁性的物质获得磁性的过程称为磁化,反之称为退磁。磁鐵本身會產生磁場,但本质上磁场是由电荷运动產生,如磁铁内部未配對电子的自旋,会产生磁场,当这些磁场的方向一致时,宏观上就表现为磁性。.

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磁矢势

磁矢势,又稱磁位、磁勢(magnetic potential),通常標記為 \mathbf 。磁向量勢的旋度是磁場,以方程式表示 其中,\mathbf 是磁場。 直觀而言,磁向量勢似乎不及磁場來得「自然」、「基本」,而在一般電磁學教科書亦多以磁場來定義磁向量勢。以前,很多學者認為磁向量勢並沒有實際意義,只是人為的物理量,除了方便計算以外,別無其它用途。但是,詹姆斯·馬克士威頗不以為然,他認為磁向量勢可以詮釋為「每單位電荷儲存的能量」,就好像電勢被詮釋為「每單位電荷儲存的能量」。相關論述,稍後會有更詳盡解釋。 磁向量勢並不是唯一定義的;其數值是相對的,相對於某設定數值。因此,學者會疑問到底儲存了多少動量?不論如何,磁向量勢確實具有實際意義。尤其是在量子力學裏,於1959年,阿哈諾夫-波姆效應闡明,假設一個帶電粒子移動經過某零電場、零磁場、非零磁向量勢場區域,則此帶電粒子的波函數相位會有所改變,因而導致可觀測到的干涉現象 。現在,越來越多學者認為電勢和磁向量勢比電場和磁場更基本。不單如此,有學者認為,甚至在經典電磁學裏,磁向量勢也具有明確的意義和直接的測量值。 磁向量勢與電勢可以共同用來設定電場與磁場。許多電磁學的方程式可以以電場與磁場寫出,或者以磁向量勢與電勢寫出。較高深的理論,像量子力學理論,偏好使用的是磁向量勢與電勢,而不是電場與磁場。因為,在這些學術領域裏所使用的拉格朗日量或哈密頓量,都是以磁向量勢與電勢表達,而不是以電場與磁場表達。 開爾文男爵最先於1851年引入磁向量勢的概念,並且給定磁向量勢與磁場之間的關係。.

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磁感应强度

磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度,是一个表示贯穿一个标准面积的磁通量的物理量,其符号是B,國際單位制導出單位是T。 此物理量也常被稱為磁場,例如在核磁共振、磁振造影等領域,此命名歧異參見磁場。.

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紫外线

紫外線(Ultraviolet,簡稱為UV),為波長在10nm至400nm之間的電磁波,波長比可見光短,但比X射線長。太陽光中含有部分的紫外線,電弧、水銀燈、黑光燈也會發出紫外線。雖然紫外線不屬於游離輻射但紫外線仍會引發化學反應與使一些物質發出螢光。 而小于200纳米的紫外線輻射會被空氣強烈的吸收,因此稱之為真空紫外線The ozone layer protects humans from this.

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红外线

红外线(Infrared,简称IR)是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,其波長在760奈米(nm)至1毫米(mm)之間,是波長比紅光長的非可見光,對應頻率約是在430 THz到300 GHz的範圍內。室溫下物體所發出的熱輻射多都在此波段。 红外线是在1800年由天文學家威廉·赫歇爾發現,他發現有一種頻率低于紅色光的輻射,雖然用肉眼看不見,但仍能使被照射物體表面的溫度上昇。太陽的能量中約有超過一半的能量是以红外线的方式進入地球,地球吸收及發射紅外線輻射的平衡對其氣候有關鍵性的影響。 當分子改變其旋轉或振動的運動方式時,就會吸收或發射紅外線。由紅外線的能量可以找出分子的振動模態及其偶極矩的變化,因此在研究分子對稱性及其能態時,紅外線是理想的頻率範圍。紅外線光譜學研究在紅外線範圍內的光子吸收及發射。 红外线可用在軍事、工業、科學及醫學的應用中。紅外線夜視裝置利用即時的近紅外線影像,可以在不被查覺的情形下在夜間觀察人或是動物。紅外線天文學利用有感測器的望遠鏡穿透太空的星塵(例如分子雲),檢測像是行星等星體,以及檢測早期宇宙留下的紅移星體。紅外線熱顯像相機可以檢測隔絕系統的熱損失,觀查皮膚中血液流動的變化,以及電子設備的過熱。红外线穿透云雾的能力比可见光强,像紅外線導引常用在飛彈的導航、熱成像儀及夜視鏡可以用在不同的應用上、红外天文学及遠紅外線天文學可在天文學中應用红外线的技術。.

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真空电容率

真空电容率,又称为真空介电系数,或電常數,是一个常见於电磁学的物理常数,符号为\epsilon_0\,\!。在国际单位制裏,真空电容率的數值为: 真空電容率\epsilon_0\,\!可以用公式定義為 其中,c_0\,\!是光波傳播於真空的光速,\mu_0\,\!是真空磁導率。 採用國際單位制,光速的數值定義為 299\ 792\ 458\,\!公尺/秒,真空磁導率的數值定義為 4\pi\times 10^\,\! 亨利/公尺。因此,\epsilon_0\,\!的數值也是個定義值。但是,由於\pi\,\!是個無理數;所以,\epsilon_0\,\!只能近似為 這些數值都可以在2006 CODATA報告裏找到。 真空電容率出現於電位移\mathbf\,\!的定義式: 其中,\mathbf\,\!是電場,\mathbf\,\!是電介質的經典電極化強度。 學術界常遇到一個錯誤的觀點,就是認為真空電容率\epsilon_0\,\!是一個可實現真空的一個物理性質。正確的觀點應該為,\epsilon_0\,\!是一個度量系統常數,是由國際公約發表和定義而產生的結果。\epsilon_0\,\!的定義值是由光波在參考系統的光速或基準(benchmark)光速的衍生而得到的數值。這參考系統稱為自由空間,被用為在其它各種介質的測量結果的比較基線。可實現真空,像外太空、超高真空(ultra high vacuum)、量子色動真空(QCD vacuum)、量子真空(quantum vacuum)等等,它們的物理性質都只是實驗和理論問題,應與\epsilon_0\,\!分題而論。\epsilon_0\,\!的含義和數值是一個度量衡學(metrology)問題,而不是關於可實現真空的問題。為了避免產生混淆,許多標準組織現在都傾向於採用電常數為\epsilon_0\,\!的名稱。.

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电磁学

电磁学(英語:electromagnetism)是研究电磁力(電荷粒子之间的一种物理性相互作用) 的物理学的一个分支。电磁力通常表现为电磁场,如電場、磁場和光。电磁力是自然界中四种基本相互作用之一。其它三种基本相互作用是强相互作用、弱相互作用、引力。 電學與磁學領域密切相關。電磁學可以廣義地包含電學和磁學,但狹義來說是探討電與磁彼此之間相互關係的一門學科。 英文单词electromagnetism是两个希腊语词汇ἢλεκτρον(ēlektron,“琥珀”)和μαγνήτης(magnetic源自"magnítis líthos"(μαγνήτης λίθος),意思是“镁石”,一种铁矿)的合成词。研究电磁现象的科学是用电磁力定义的,有时称作洛伦兹力,是既含有電也含有磁的现象。 电磁力在决定日常生活中大多数物体的内部性质中发挥着主要作用。常见物体的电磁力表现在物体中单个分子之间的分子间作用力的结果中。电子被电磁波力学束缚在原子核周围形成原子,而原子是分子的构成单位。相邻原子的电子之间的相互作用产生化學过程,是由电子间的电磁力与动量之间的相互作用决定的。 电磁场有很多种数学描述。在经典电磁学中,电场用欧姆定律中的電勢与电流描述,磁場与电磁感应和磁化强度相关,而馬克士威方程組描述了由电场和磁场自身以及电荷和电流引起的电场和磁场的产生和交替。 电磁学理论意义,特别是基于“媒介”中的传播的性质(磁导率和电容率)确立的光速,推动了1905年阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论的发展。 虽然电磁力被认为是四大基本作用力之一,在高能量中弱力和电磁力是统一的。在宇宙的历史中的夸克時期,电弱力分割成电磁力和弱力。.

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电磁场

電磁場(electromagnetic field)是由帶電粒子的運動而產生的一種物理場。處於電磁場的帶電粒子會受到電磁場的作用力。電磁場與帶電粒子(電荷或電流)之間的交互作用可以用馬克士威方程組和勞侖茲力定律來描述。 電磁場可以被視為電場和磁場的連結。追根究底,電場是由電荷產生的,磁場是由移動的電荷(電流)產生的。對於耦合的電場和磁場,根據法拉第電磁感應定律,電場會隨著含時磁場而改變;又根據馬克士威-安培方程式,磁場會隨著含時電場而改變。這樣,形成了傳播於空間的電磁波,又稱光波。無線電波或紅外線是較低頻率的電磁波;紫外光或X-射線是較高頻率的電磁波。 電磁場涉及的基本交互作用是電磁交互作用。這是大自然的四個基本作用之一。其它三個是重力相互作用,弱交互作用和強交互作用。電磁場倚靠電磁波傳播於空間。 從經典角度,電磁場可以被視為一種連續平滑的場,以類波動的方式傳播。從量子力學角度,電磁場是量子化的,是由許多個單獨粒子構成的。.

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电磁辐射

電磁辐射,又稱電磁波,是由同相振盪且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式傳遞能量和動量,其傳播方向垂直於電場與磁場構成的平面。 電磁輻射的載體為光子,不需要依靠介質傳播,在真空中的傳播速度为光速。電磁輻射可按照頻率分類,從低頻率到高頻率,主要包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。人眼可接收到的電磁輻射,波長大約在380至780nm之間,稱為可見光。只要是本身溫度大於絕對零度的物體,除了暗物質以外,都可以發射電磁輻射,而世界上並不存在温度等於或低於絕對零度的物體,因此,人們周邊所有的物體時刻都在進行電磁輻射。儘管如此,只有處於可見光频域以内的電磁波,才可以被人們肉眼看到,對於不同的生物,各種電磁波頻段的感知能力也有所不同。.

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电流

電流(courant électrique; elektrischer Strom; electric current)是电荷的平均定向移动。电流的大小称为电流强度,是指单位时间内通过导线某一截面的电荷,每秒通过1库仑的電荷量稱为1安培。安培是國際單位制七個基本單位之一。安培計是專門測量電流的儀器 。 有很多種承載電荷的載子,例如,導電體內可移動的電子、電解液內的離子、電漿內的電子和離子、強子內的夸克。這些載子的移動,形成了電流。 有一些效應和電流有關,例如電流的熱效應,根據安培定律,電流也會產生磁場,馬達、電感和發電機都和此效應有關。.

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狭义相对论

-- 狭义相对论(英文:Special relativity)是由爱因斯坦、洛仑兹和庞加莱等人创立的,應用在惯性参考系下的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。爱因斯坦在1905年完成的《論動體的電動力學》論文中提出了狭义相对论Albert Einstein (1905) "", Annalen der Physik 17: 891; 英文翻譯為George Barker Jeffery和 Wilfrid Perrett翻譯的(1923); 另一版英文翻譯為Megh Nad Saha翻譯的On the Electrodynamics of Moving Bodies(1920).

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相对论

对论(Theory of relativity)是关于时空和引力的理论,主要由愛因斯坦创立,依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化,它们共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来,人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学,即“非古典的=量子的”。在这个意义下,相对论仍然是一种经典的理论。.

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靜電學

電學是研究「靜止電荷」的特性及規律的一門學科,電學的領域之一。靜電即電荷在靜止時的狀態,沒有電荷流動。而靜止電荷所建立的電場稱為靜電場,是指不隨時間變化的電場,該靜電場對於場中的電荷有作用力。.

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频谱

頻譜是指一個時域的信號在頻域下的表示方式,可以針對信號進行傅立葉變換而得,所得的結果會是以分別以振幅及相位為縱軸,頻率為橫軸的兩張圖,不過有時也會省略相位的資訊,只有不同頻率下對應振幅的資料。有時也以「振幅頻譜」表示振幅隨頻率變化的情形,「相位頻譜」表示相位隨頻率變化的情形 。 簡單來說,頻譜可以表示一個訊號是由哪些頻率的弦波所組成,也可以看出各頻率弦波的大小及相位等資訊。.

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詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,),苏格兰数学物理学家。其最大功绩是提出了将电、磁、光统归为电磁场中现象的麦克斯韦方程组。麦克斯韦在电磁学领域的功绩实现了物理学自艾萨克·牛顿后的第二次统一。 在1864年發表的論文《電磁場的動力學理論》中,麦克斯韦提出電場和磁場以波的形式以光速在空間中传播,并提出光是引起同种介质中電场和磁场中許多現象的电磁扰动,同时从理论上预测了电磁波的存在。此外,他还推进了分子运动论的发展,提出了彩色摄影的基础理论,奠定了结构刚度分析的基礎。 麦克斯韦被普遍认为是十九世纪物理学家中,对于二十世纪初物理学的巨大进展影响最为巨大的一位。他的科学工作为狭义相对论和量子力学打下理论基础,是现代物理学的先声。有观点认为,他对物理学的发展做出的贡献仅次于艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦。在麦克斯韦百年诞辰时,爱因斯坦本人盛赞了麦克斯韦,称其对于物理学做出了“自牛顿时代以来的一次最深刻、最富有成效的变革”。.

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超距作用

在物理學裏,超距作用(action at a distance)指的是分別處於空間兩個不毗連區域的兩個物體彼此之間的非局域相互作用。 在早期的引力理論、電磁理論裏,超距作用這術語最常用於描述物體因遙遠物體影響而產生的現象。更一般地,早期原子論、機械論(mechanistic theory)試圖將所有物理相互作用都約化為碰撞,其中一些不成功案例只能被歸咎為超距作用。對於這難以理解的現象所作的探索與分析,導致物理學顯著的發展,從場的概念,到量子糾纏的描述與標準模型媒介粒子的點子。.

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麦克斯韦方程组

#重定向 馬克士威方程組.

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黎納-維謝勢

在電動力學裏,黎納-維謝勢指的是移動中的帶電粒子的推遲勢。從馬克士威方程組,可以推導出黎納-維謝勢;而從黎納-維謝勢,又可以推導出一個移動中的帶電粒子所生成的含時電磁場。但是,黎納-維謝勢不能描述微觀系統的量子行為。 於1898年,於1900年,分別獨立地研究求得黎納-維謝勢的公式。於1995年,Ribarič和Šušteršič正確計算出移動中的偶極子和四極子的推遲勢。.

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辐射

物理學上的輻射指的是能量以波或是次原子粒子移動的型態,在真空或介質中傳送。包含.

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量子场论

在理論物理學中,量子场论(Quantum field theory)是由量子力學和狹義相對論互相融合後的物理理論。已被廣泛的應用在粒子物理學和凝聚體物理學中。量子場論為描述多自由度系統,尤其是包含粒子產生和湮滅過程的過程,提供了有效的描述框架。非相對論性的量子場論又稱量子多體理論,主要被應用於凝聚體物理學,比如描述超導性的BCS理論。而相對論性的量子場論則是粒子物理學不可或缺的組成部分。自然界中人類目前所知的基本相互作用有四種:強相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和引力。除去引力的話,另外三種相互作用都已找到了合適滿足特定對稱性的量子場論來描述:強作用有量子色動力學;電磁相互作用有量子電動力學,理論框架建立於1920到1950年間,主要的貢獻者為保羅·狄拉克,弗拉迪米爾·福克,沃爾夫岡·泡利,朝永振一郎,施溫格,理查德·費曼和弗里曼·戴森等;弱作用有費米點作用理論。後來弱作用和電磁相互作用實現了形式上的統一,通過希格斯機制產生質量,建立了弱電統一的量子規範理論,即GWS(Glashow, Weinberg, Salam)模型。量子場論成為現代理論物理學的主流方法和工具。 而這些交互作用傳統上是由費曼圖來視覺化,並且提供簡便的計算規則來計算各種多體系統過程。.

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量子電動力學

在粒子物理學中,量子電動力學(Quantum Electrodynamics,簡稱QED)是電動力學的相對論性量子場論。它在本質上描述了光與物質間的相互作用,而且它還是第一套同時完全符合量子力學及狹義相對論的理論。量子電動力學在數學上描述了所有由帶電荷粒子經交換光子產生的相互作用所引起的現象,同時亦代表了古典電動力學所對應的量子理論,為物質與光的相互作用提供了完整的科學論述。 用術語來說,量子電動力學就是電磁量子的微擾理論。它的其中一個創始人,理查德·費曼把它譽為「物理學的瑰寶」("the jewel of physics"),原因是它能為相關的物理量提供,例如電子的異常磁矩及氫原子能階的蘭姆位移。.

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電場

電場是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场。在电荷周围总有电场存在;同时电场对场中其他电荷发生力的作用。观察者相对于电荷静止时所观察到的场称为静电场。如果电荷相对于观察者运动,则除静电场外,还有磁场出现。除了电荷以外,隨著時間流易而变化的磁场也可以生成电场,這種電場叫做涡旋电场或感应电场。迈克尔·法拉第最先提出電場的概念。.

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電勢

在静電學裡,電勢(electric potential)定義為處於電場中某个位置的單位電荷所具有的電勢能。電勢又稱為電位,是純量。其數值不具有絕對意義,只具有相對意義,因此為了便於分析問題,必須設定一個參考位置,並把它設為零,稱為零勢能點。通常,會把無窮遠處的電勢設定為零。那麼,電勢可以定義如下:假設檢驗電荷從無窮遠位置,經過任意路徑,克服電場力,緩慢地移動到某位置,則在這位置的電勢,等於因遷移所做的機械功與檢驗電荷量的比值。在國際單位制裏,電勢的度量單位是伏特(Volt),是為了紀念意大利物理學家亞歷山德羅·伏打(Alessandro Volta)而命名。 電勢必需滿足帕松方程式,同時符合相關邊界條件;假設在某區域內的電荷密度為零,則帕松方程式約化為拉普拉斯方程式,電勢必需滿足拉普拉斯方程式。 在電動力學裏,當含時電磁場存在的時候,電勢可以延伸為「廣義電勢」。特別注意,廣義電勢不能被視為電勢能每單位電荷。.

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電磁力

電磁力(electromagnetic force)是處於電場、磁場或電磁場的帶電粒子所受到的作用力。大自然的四種基本力中,電磁力是其中一種,其它三種是強作用力、弱作用力、引力。光子是傳遞電磁力的媒介。在電動力學裏,電磁力稱為勞侖茲力。延伸至相對論性量子場論,在量子電動力學裏,兩個帶電粒子倚賴光子為媒介傳遞電磁力。帶電粒子是帶有淨電荷的粒子。電荷是基本粒子的內秉性質。只有帶電粒子或帶電物質(帶有淨電荷的物質)才能夠感受到電磁力,也只有帶電粒子或帶電物質才能夠製成電場、磁場或電磁場來影響其它帶電粒子或帶電物質。 對於決定日常生活所遇到的物質的內部性質,電磁力扮演重要角色。在物質內部,分子與分子之間彼此相互作用的分子間作用力,就是電磁力的一種形式。分子間作用力促使一般物質呈現出各種各樣的物理與化學性質。由於電子與原子核分別帶有的負電荷與正電荷,它們彼此之間會以電磁力相互吸引,使得電子移動於環繞著原子核的原子軌道,與原子核共同組成原子。分子的建構組元是原子。幾個鄰近原子的電子與電子、電子與原子核、原子核與原子核,以電磁力彼此之間相互作用,主導與驅動各種化學反應,因此促成了所有生物程序。.

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電荷

在電磁學裡,電荷(electric charge)是物質的一種物理性質。稱帶有電荷的物質為「帶電物質」。兩個帶電物質之間會互相施加作用力於對方,也會感受到對方施加的作用力,所涉及的作用力遵守庫侖定律。电荷分为两种,「正电荷」与「负电荷」。带有正电荷的物质称为「带正电」;带有负电荷的物质称为「带负电」。假若两个物质都带有正电或都带有负电,则称这两个物质「同电性」,否则称这两个物质「异电性」。两个同电性物质会相互感受到对方施加的排斥力;两个异电性物质会相互感受到对方施加的吸引力。 电荷是许多次原子粒子所拥有的一种基本守恒性质。称带有电荷的粒子为「带电粒子」。电荷决定了带电粒子在电磁方面的物理行为。静止的带电粒子会产生电场,移动中的带电粒子会产生电磁场,带电粒子也会被电磁场所影响。一个带电粒子与电磁场之间的相互作用称为电磁力或电磁交互作用。这是四种基本交互作用中的一种。.

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速度

速度(Vēlōcitās,Vitesse,Velocità,Geschwindigkeit,Velocity)是描述物体运动快慢和方向的物理量。物体在一段时间\Delta t内的平均速度\bar是它在这段时间里的位移\Delta \boldsymbol和时间间隔之比: 物体在某一时刻的瞬时速度\boldsymbol则是定義為位置矢量\boldsymbol 隨時間t的變化率: 物理学中提到物体的速度通常是指其瞬时速度。速度在国际单位制中的单位是米每秒,国际符号是m/s,中文符号是米/秒。相对论框架中,物体的速度上限是光速。 日常生活中,速度和速率幾乎是同義的。然而在物理學中,速度和速率是两个不同的概念。速度是矢量,具有大小和方向;速率則純粹指物體運動的快慢,是标量,没有方向。举例来说,假如一辆汽车以60公里每小时的速率朝正北方行驶,那么它的速度是一个大小等于60公里每小时、方向指向正北的矢量。物体的瞬时速率等于瞬时速度的大小,而平均速率则不一定等于平均速度的大小。.

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X射线

--(X-ray),又被称为爱克斯射线、艾克斯射线、伦琴射线或--,是一种波长范围在0.01纳米到10纳米之间(对应频率范围30 PHz到30EHz)的电磁辐射形式。X射线最初用于医学成像诊断和X射线结晶学。X射线也是游離輻射等这一类对人体有危害的射线。 X射線波長範圍在較短處與伽馬射線較長處重疊。.

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标量

--(Scalar),又称--,是只有大小,没有方向,可用實數表示的一個量,實際上純量就是實數,純量這個稱法只是為了區別與向量的差別。标量可以是負數,例如溫度低於冰點。与之相对,向量(又称--)既有大小,又有方向。 在物理学中,标量是在坐标变换下保持不变的物理量。例如,欧几里得空间中两点间的距离在坐标变换下保持不变,相对论四维时空中在坐标变换下保持不变。与此相对的矢量,其分量在不同的坐标系中有不同的值,例如速度。标量可被用作定义向量空间。.

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梯度

在向量微积分中,标量场的梯度是一个向量场。标量场中某一点的梯度指向在這點标量场增长最快的方向(當然要比較的話必須固定方向的長度),梯度的絕對值是長度為1的方向中函數最大的增加率,也就是說 |\nabla f|.

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泡利

#重定向 沃尔夫冈·泡利.

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波或波动是扰动或物理信息在空间上传播的一种物理現象,扰动的形式任意,傳遞路徑上的其他介質也作同一形式振動。波的传播速度总是有限的。除了电磁波、引力波(又稱「重力波」)能够在真空中传播外,大部分波如机械波只能在介质中传播。波速與介質的彈性與慣性有關,但與波源的性質無關。.

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波长

波长是一個物理學的名詞,指在某一固定的頻率裡,沿着波的传播方向、在波的图形中,離平衡位置的「位移」與「時間」皆相同的两个质点之间的最短距离。在物理學,波長普遍使用希臘字母λ來表示。.

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洛伦兹力

在電動力學裏,勞侖茲力(Lorentz force)是運動於電磁場的帶電粒子所感受到的作用力。勞侖茲力是因荷蘭物理學者亨德里克·勞侖茲而命名。根據勞侖茲力定律,勞侖茲力可以用方程式,稱為勞侖茲力方程式,表達為 其中,\mathbf是勞侖茲力,q是帶電粒子的電荷量,\mathbf是電場强度,\mathbf是帶電粒子的速度,\mathbf是磁感应强度。 勞侖茲力定律是一個基本公理,不是從別的理論推導出來的定律,而是由多次重複完成的實驗所得到的同樣的結果。 感受到電場的作用,正電荷會朝著電場的方向加速;但是感受到磁場的作用,按照右手定則,正電荷會朝著垂直於速度\mathbf和磁場\mathbf的方向彎曲(詳細地說,假設右手的大拇指與\mathbf同向,食指與\mathbf同向,則中指會指向\mathbf的方向)。 勞侖茲力方程式的q\mathbf項目是電場力項目,q\mathbf \times \mathbf項目是磁場力項目。處於磁場內的載電導線感受到的磁場力就是這勞侖茲力的磁場力分量。 勞侖茲力方程式的积分形式为 其中,\mathbb是積分的體積,\rho是電荷密度,\mathbf是電流密度,\mathrm\tau是微小體元素。 勞侖茲力密度\mathbf是單位體積的勞侖茲力,表達為:.

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无线电波

无线电波(Radio waves),有时也称无线电、射频等,是一种电磁波,其波长在電磁波譜中比红外线长。无线电波的頻率在300 GHz到3 kHz之间,但也有定义将任何1 GHz或3 GHz以上的电波划为微波。当频率在300 GHz时,无线电波对应的波长为;在3 kHz时,波长为。和其他电磁波一样,无线电波也以光速行进。自然界中的无线电波主要是由闪电或者宇宙天体形成。 Wave Category:Waves Category:Electromagnetic spectrum.

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旋度

旋度(Curl)或稱回轉度(Rotation),是向量分析中的一个向量算子,可以表示三维向量场对某一点附近的微元造成的旋转程度。向量场每一点的旋度是一个向量,称为旋度向量。它的方向表示向量场在这一点附近旋度最大环量的旋转轴,它和向量场旋转的方向满足右手定则。旋度向量的大小则是这一点附近向量场旋转度的一个量化体现,定义为当绕着这个旋转轴旋转的环量与旋转路径围成的面元面积之比趋近于零时的极限。举例来说,假设一台滚筒洗衣机运行的时候,从前方看来,内部的水流是逆时针旋转,那么中心水流速度向量场的旋度就是朝前方向外的向量。.

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曲线积分

在数学中,曲线积分或路徑積分是积分的一种。积分函数的取值沿的不是区间,而是特定的曲线,称为积分路径。曲线积分有很多种类,当积分路径为闭合曲线时,称为环路积分或围道积分。 在曲线积分中,被积的函数可以是标量函数或向量函数。當被積函數是純量函數時,积分的值是積分路径各点上的函数值乘上該點切向量的長度,在被积分函数是向量函数时,積分值是積分向量函数与曲线切向量的內積。在函數是純量函數的情形下,可以把切向量的絕對值(長度)看成此曲線把該點附近定義域的極小區間,在對應域內拉長了切向量絕對值的長度,這也是曲线积分与一般区间上的积分的主要不同点。物理学中的许多簡潔公式(例如W.

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