作业帮量子电动力学基本内容是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/09 09:42:05
量子电动力学基本内容是什么?
量子电动力学基本内容是什么?
量子电动力学基本内容是什么?
量子电动力学（Quantum Electrodynamics,英文简写为QED）是量子场论中最成熟的一个分支,它研究的对象是电磁相互作用的量子性质（即光子的发射和吸收）、带电粒子的产生和湮没、带电粒子间的散射、带电粒子与光子间的散射等等.它概括了原子物理、分子物理、固体物理、核物理和粒子物理各个领域中的电磁相互作用的基本原理.
量子电动力学是从量子力学发展而来.量子力学可以用微扰方法来处理光的吸收和受激发射,但却不能处理光的自发射.电磁场的量子化会遇到所谓的真空涨落问题.在用微扰方法计算高一级近似时,往往会出现发散困难,即计算结果变成无穷大,因而失去了确定意义.后来,人们利用电荷守恒消去了无穷大,并证明光子的静止质量为零.量子电动力学得以确立.量子电动力学克服了无穷大困难,理论结果可以计算到任意精度,并与实验符合得很好,量子电动力学的理论预言也被实验所证实.到20世纪40年代末50年代初,完备的量子电动力学理论被确立,并大获全胜.
量子电动力学认为,两个带电粒子（比如两个电子）是通过互相交换光子而相互作用的.这种交换可以有很多种不同的方式.最简单的,是其中一个电子发射出一个光子,另一个电子吸收这个光子.稍微复杂一点,一个电子发射出一个光子后,那光子又可以变成一对电子和正电子,这个正负电子对可以随后一起湮灭为光子,也可以由其中的那个正电子与原先的一个电子一起湮灭,使得结果看起来像是原先的电子运动到了新产生的那个电子的位置.更复杂的,产生出来的正负电子对还可以进一步发射光子,光子可以在变成正负电子对……而所有这些复杂的过程,最终表现为两个电子之间的相互作用.量子电动力学的计算表明,不同复杂程度的交换方式,对最终作用的贡献是不一样的.它们的贡献随着过程中光子的吸收或发射次数呈指数式下降,而这个指数的底,正好就是精细结构常数.或者说,在量子电动力学中,任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达.这样一来,精细结构常数就具有了全新的含义：它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量,或者说,它就是电磁相互作用的强度.