커플링(물리학)

물리학에서, 그들이 서로 상호작용할 때 결합되는 것.고전 역학에서 커플링은 스프링으로 연결된 추와 같은 두 진동계 사이의 연결이다.연결은 두 물체의 진동 패턴에 영향을 미칩니다.소립자 물리학에서, 그것들이 기본 힘에 의해 연결되어 있다면.

파동역학

결합 고조파 발진기

스프링으로 연결된 결합 진자

만약 두 개의 파동이 서로 에너지를 전달할 수 있다면, 이러한 파동은 "커플링"이라고 불립니다.이것은 보통 파동이 공통 컴포넌트를 공유할 때 발생합니다.이것의 예로는 스프링으로 연결된 두 개의 진자가 있다.만약 진자가 동일하다면, 그들의 운동 방정식은 다음과 같이 주어진다.

mbcdot {x}=-mgbcfrac {x}{l_{1}}-k(x-y)

mbcdot {y}=-mgbcfrac {y}{l_{2}}+k(x-y)

이 방정식은 ^[1]스프링의 결합 계수가 추가된 진자의 단순한 조화 운동을 나타냅니다.이 동작은 또한 어떤 분자(CO와₂₂ HO)에서도 볼 수 있으며, 두 개의 ^[1]원자가 비슷한 방식으로 중심 분자 주위를 진동합니다.

결합 LC 회로

2개의 LC회선이 결합되어 있다.

LC 회로에서는 전하가 캐패시터와 인덕터 사이에서 진동하므로 단순한 고조파 발진기로 모델링할 수 있습니다.접속되어 있지 않은 LC회로에서 인덕터의 인덕턴스에 영향을 주는 자속이 ^[1]결합되어 있다고 합니다.결합계수 k는 와 가 다음 방정식에 의해 얼마나 가깝게 주어지는지를 정의한다.

{\sqrt {L_{p}L_{s}}}=k

여기서 M은 회로의 상호 인덕턴스이고 L과_p_s L은 각각 1차 및 2차 회로의 인덕턴스입니다.1차 인덕터의 플럭스 라인이 2차 인덕터의 모든 라인에 나사산될 경우 결합계수는 ${\textstyle M={\sqrt {L_{p}L_{s}}}}$ 이고 M ${\textstyle M={\sqrt {L_{p}L_{s}}}}$ ${\textstyle M={\sqrt {L_{p}L_{s}}}}$ ${\textstyle M={\sqrt {L_{p}L_{s}}}}$ ${\textstyle M={\sqrt {L_{p}L_{s}}}}$ s { $textstyle$ M = $ls$ s { l _ { p $}}}$ 그러나 ${\textstyle M={\sqrt {L_{p}L_{s}}}}$ 실제로는 L_ ${p} L_{s}}}}$ 이 있으므로ten leakage 대부분의 시스템이 완전히 ^[1]결합되어 있지 않다.

초산 에틸의 NMR 영상에서 피크입니다.

화학

스핀 스핀 커플링

스핀 스핀 커플링은 근처에 있는 다른 원자의 자기장이 있을 때 발생합니다.이것은 NMR 이미지에서 매우 일반적입니다.만약 원자들이 결합되지 않는다면, 개별 원자들을 나타내는 더블렛으로 알려진 것이 있을 것이다.커플링이 존재하는 경우, 어느 한쪽에 세쌍이 있습니다.이것은 ^[2]개별 원자의 스핀이 동시에 진동하기 때문에 발생합니다.

천체 물리학

서로 연결된 우주의 물체는 서로의 중력에 의해 서로 영향을 받는다.예를 들어, 지구는 태양과 달 둘 다에 중력의 영향을 받기 때문에 결합되어 있다.우주에서 흔히 볼 수 있는 것은 쌍성계이며, 두 물체가 서로 중력적으로 결합되어 있다.이것의 예로는 서로 원을 그리며 도는 쌍성이 있다.구상성단이나 은하군과 같이 여러 물체가 동시에 서로 결합될 수도 있습니다.먼지와 같은 작은 입자가 시간이 지남에 따라 더 큰 물체로 축적되면, 강착이 발생합니다.이것은 별과 행성이 ^[3]형성되는 주요 과정이다.

플라즈마

플라즈마의 결합 상수는 평균 운동 에너지에 대한 평균 쿨롱 상호작용 에너지의 비율 또는 각 원자의 전기력이 플라즈마를 ^[4]얼마나 강하게 결합하는가에 의해 주어집니다.따라서 플라즈마는 이 비율의 값에 따라 약하게 결합되는 플라즈마와 강하게 결합되는 플라즈마로 분류될 수 있습니다.태양 코로나에 있는 플라즈마와 같은 전형적인 플라스마의 대부분은 약하게 결합되어 있는 반면, 백색 왜성의 플라즈마는 강하게 결합되어 ^[4]있는 플라즈마의 한 예입니다.

양자역학

두 개의 결합된 양자 시스템은 형태의 해밀턴에 의해 모델링될 수 있다.

비결합성, 약결합성 및 강결합성 입자의 분산관계

({displaystyle {H}}={hat {H}}_{a}+{\hat {B}+{\hat {V}}_{ab})

즉, 두 해밀턴 인수가 추가되어 상호작용 인수가 추가되는 것입니다.대부분의 간단한 시스템에서 H

{\hat {H}}_{a}

^

{\hat {H}}_{a}

style

{H

}}

{a

} 및 H

{\hat {H}}_{b}

^

{\hat {H}}_{b}

{

display style

{

H}

_

{

b}는

{\hat {H}}_{a}

하게 풀 수

{\hat {V}}_{ab}

V

{\hat {V}}_{ab}

^

{\hat {V}}_{ab}

b

{\hat {V}}_{ab}

는

{\hat {V}}_{ab}

섭동 ^[5]이론을 통해 풀 수 있습니다.두 시스템의 총 에너지가 비슷할 경우 시스템이 Rabi ^[5]발진할 수 있습니다.

각운동량 커플링

두 개의 서로 다른 소스로부터의 각도 모멘타가 서로 상호작용할 때,^[6] 그들은 결합되었다고 한다.예를 들어, 같은 핵 주위를 도는 두 개의 전자는 결합 각 모멘타를 가질 수 있다.각운동량의 보존과 각운동량 연산자의 특성으로 인해, 총각운동량은 항상 전자의 개별 각운동량의 합이다.

\displaystyle \mathbf {J} = \mathbf {J_{1} + \mathbf {J_{2}} }

^[6]

스핀-오빗 상호작용(스핀-오빗 커플링이라고도 함)은 각운동량 커플링의 특수한 경우입니다.구체적으로는 입자의 고유 스핀 S와 궤도 각운동량 L 사이의 상호작용이다. 둘 다 각운동량의 형태이기 때문에 이들은 보존되어야 한다.에너지가 둘 사이에 전달되더라도 시스템의 총 각운동량 J는 일정해야 합니다. $\mathbf {J} =\mathbf {L} +\mathbf {S}$ $=$ + $\mathbf {J} =\mathbf {L} +\mathbf {S}$ {\ $displaystyle \mathbf {J}$ =\ $mathbf {L} +\mathbf {S}$ ^[6]}.

입자물리 및 양자장 이론

글루온 결합의 예

서로 상호작용하는 입자는 결합되어 있다고 한다.이러한 상호작용은 기본 힘 중 하나에 의해 발생하며, 그 강도는 보통 무차원 결합 상수에 의해 주어진다.양자전기역학에서 이 값은 미세구조상수α로 알려져 있으며, 약 1/137과 같습니다.양자 색역학의 경우, 상수는 입자 사이의 거리에 따라 변화합니다.이 현상은 점근 자유로 알려져 있다.결합 상수가 1보다 큰 힘을 "강하게 결합"이라고 하고, 상수가 1보다 작은 힘을 "약하게 결합"^[7]이라고 한다.

레퍼런스

^ ^a ^b ^c ^d Pain, H.J. (1993). The Physics of Vibrations and Waves (Fourth ed.). West Sussex, England: Wiley. ISBN 0 471 93742 8.
^ "5.5 Spin-Spin Coupling". Chemistry Libretexts. 2015-07-21. Retrieved 13 Apr 2017.
^ Kaufmann, William (1988). Universe, Second Edition. W.H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-1927-4.
^ ^a ^b Ichimaru, Setsuo (1986). Plasma Physics. Menlo Park, California: Benjamin/Cumming Publishing Company. ISBN 978-0-8053-8754-4.
^ ^a ^b Hagelstein, Peter; Senturia, Stephen; Orlando, Terry (2004). Introductory Applied Quantum and Statistical Mechanics. Hoboken, New Jersey: Wiley. ISBN 978-0-471-20276-9.
^ ^a ^b ^c Merzbacher, Eugene (1998). Quantum Mechanics (Third ed.). Wiley. ISBN 978-0-471--88702-7.
^ Griffiths, David (2010). Elementary Particle-Second, Revised Edition. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40601-2.

[:0-1] Pain, H.J. (1993). The Physics of Vibrations and Waves (Fourth ed.). West Sussex, England: Wiley. ISBN 0 471 93742 8.

[2] "5.5 Spin-Spin Coupling". Chemistry Libretexts. 2015-07-21. Retrieved 13 Apr 2017.

[3] Kaufmann, William (1988). Universe, Second Edition. W.H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-1927-4.

[:1-4] Ichimaru, Setsuo (1986). Plasma Physics. Menlo Park, California: Benjamin/Cumming Publishing Company. ISBN 978-0-8053-8754-4.

[:2-5] Hagelstein, Peter; Senturia, Stephen; Orlando, Terry (2004). Introductory Applied Quantum and Statistical Mechanics. Hoboken, New Jersey: Wiley. ISBN 978-0-471-20276-9.

[:3-6] Merzbacher, Eugene (1998). Quantum Mechanics (Third ed.). Wiley. ISBN 978-0-471--88702-7.

[7] Griffiths, David (2010). Elementary Particle-Second, Revised Edition. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40601-2.

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