量子電動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介

1、量子電動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介量子電動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介量子場(chǎng)論發(fā)展中歷史最長(zhǎng)和最成熟的分支。簡(jiǎn)寫(xiě)為QED。它主要研究電磁場(chǎng)與帶電粒子相互作用的基本過(guò)程。在原則上，它的原理概括原子物理、分子物理、固體物理、核物理及粒子物理各領(lǐng)域中的電磁相互作用過(guò)程。它研究電磁相互作用的量子性質(zhì)(即光子的發(fā)射和吸收)、帶電粒子（例如正負(fù)電子）的產(chǎn)生和湮沒(méi)以及帶電粒子之間的散射、帶電粒子與光子之間的散射等。從應(yīng)用范圍的廣泛、基本假設(shè)的簡(jiǎn)單明確、與實(shí)驗(yàn)符合程度的高度精確等方面看，在

2、現(xiàn)代物理學(xué)中是很突出的。內(nèi)容內(nèi)容量子電動(dòng)力學(xué)認(rèn)為，兩個(gè)帶電粒子（比如兩個(gè)電子）是通過(guò)互相交換光子而相互作用的。這種交換可以有很多種不同的方式。最簡(jiǎn)單的，是其中一個(gè)電子發(fā)射出一個(gè)光子，另一個(gè)電子吸收這個(gè)光子。稍微復(fù)雜一點(diǎn)，一個(gè)電子發(fā)射出一個(gè)光子后，那光子又可以變成一對(duì)電子和正電子，這個(gè)正負(fù)電子對(duì)可以隨后一起湮滅為光子，也可以由其中的那個(gè)正電子與原先的一個(gè)電子一起湮滅，使得結(jié)果看起來(lái)像是原先的電子運(yùn)動(dòng)到了新產(chǎn)生的那個(gè)電子的位置。更復(fù)雜的，產(chǎn)

3、生出來(lái)的正負(fù)電子對(duì)還可以進(jìn)一步發(fā)射光子，光子可以在變成正負(fù)電子對(duì)……而所有這些復(fù)雜的過(guò)程，最終表現(xiàn)所有這些復(fù)雜的過(guò)程，最終表現(xiàn)為兩個(gè)電子之間的相互作用。量子電動(dòng)力學(xué)的計(jì)算表明，不同復(fù)雜為兩個(gè)電子之間的相互作用。量子電動(dòng)力學(xué)的計(jì)算表明，不同復(fù)雜狄喇克、海森伯和泡利對(duì)輻射場(chǎng)加以量子化。除了得到光的波對(duì)輻射場(chǎng)加以量子化。除了得到光的波粒二象性的明確表述以外，還解決了上述矛盾。粒二象性的明確表述以外，還解決了上述矛盾。電磁場(chǎng)在量子化以后電場(chǎng)強(qiáng)度

4、電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度H都成為算符都成為算符。它們的各分量滿足一定的對(duì)易關(guān)系它們的“期待值”（即實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量平均值）應(yīng)滿足量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，它們不可能同時(shí)具有確定值（即均方差同時(shí)為零）。作為一個(gè)特例，它們不可能同時(shí)確定為零。在沒(méi)有光子存在的狀態(tài)（它被稱(chēng)為是輻射場(chǎng)的真空態(tài)）中，E和H的平均值為零。但的平均值為零。但E2E2與H2H2的平均值不為零（的平均值不為零（否則均方差就同時(shí)為零了）。這就是量子量子化輻射場(chǎng)的真空漲落化輻射

5、場(chǎng)的真空漲落。它與量子力學(xué)中諧振子的零點(diǎn)能十分類(lèi)似。場(chǎng)在量子化以后，產(chǎn)生和湮沒(méi)成為普遍的、基本的過(guò)程。因此在原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)，雖然沒(méi)有光子存在，電子仍能向低能態(tài)躍遷并產(chǎn)生光子。從輻射場(chǎng)量子理論的表述出發(fā)，可以計(jì)算各種帶電粒子與電磁場(chǎng)相互作用基本過(guò)程的截面，例如康普頓效應(yīng)、光電效應(yīng)、軔致輻射、電子對(duì)產(chǎn)生和電子對(duì)湮沒(méi)等。這些結(jié)果都是用微擾論方法取最低級(jí)不為零的近似得到的，與實(shí)驗(yàn)有較好的符合。但不論是那一種過(guò)程，計(jì)算高一級(jí)近似的結(jié)果時(shí)，一定遇