一、用电子自旋理论解释史特恩-盖拉赫实验（论文文献综述）
芮静怡[1]（2021）在《分子束方法的历史概述及基于分子束方法的诺贝尔奖实验研究》文中指出新时期,为培育符合社会主义现代化国家的新型人才,党中央高度关注学校教育。强调教学时,教师不仅要注重传递科学文化知识,还要加强培养学生的各种能力。在此背景下,越来越多的物理教师在课堂设计时会注重增添物理学史。究其原因:一是物理学史是记载物理学产生、发展规律的科学,本身就是物理学的重要组成部分。结合教学内容,适当的选取、研究、组织相关物理学史,将之纳入教学当中,是物理教学可采取的教学手段之一。二是物理学史的直观性、趣味性等特点可弥补物理知识的复杂性所造成的不足,有效激发学生的兴趣,加强学生对物理知识的认识。就我们研究的大学物理课程与教学而言,考虑到时代感和研究兴趣所在,我们将物理学史内容的选取着眼于近代物理学部分。通过深入分析,我们发现分子束方法不仅是20世纪人们认识微观粒子、探寻微观世界的主要实验方法,还是物理学家们直接论证物理学中根本重要性理论假设的有力手段。据此,我们认为物理学史研究中值得一提的成分是分子束方法相关物理学史。在确定物理学史选材后,我们多方面、全方位收集有关分子束方法的原始文献,并对收集到的资料进行整理、分析。试图详细梳理分子束方法的发展历史,及基于分子束方法的诺贝尔物理学奖实验。并以其中重要人物杜诺依尔、斯特恩、拉比、拉姆齐等人及他们所进行的分子束实验为主要研究对象,探讨将分子束方法相关物理学史引入大学物理教学的具体实践方案,期望为大学物理教学提供一定的参考。论文主要由四个章节组成。第一章:引言。简要梳理了课程与教学论（物理）专业主要研究内容—物理教学过程。并从物理教学过程中的教学手段出发,结合大学物理教学内容,指出物理学史的引入有可能成为提升大学物理教学质量的可行性教学手段。第二章:分子束方法的发展历史。我们在物理学史中选择分子束方法相关内容作为主要研究对象。从分子束方法的发展历史展开,以发展历程中重要节点科学家杜诺依尔、斯特恩、拉比、拉姆齐等人物为入手点,详细梳理了主要科学家的实验及其学术成就。为分子束方法相关物理学史引入大学物理教学提供了大量的素材。第三章:基于分子束方法的诺奖实验研究。梳理了基于分子束方法获得诺奖的实验,并着重分析了其中几个重要实验—兰姆位移、电子的反常磁矩、原子钟、核磁共振。为分子束方法相关物理学史引入大学物理教学增添了丰富的内容。第四章:分子束方法相关物理学史引入大学物理教学的探讨。首先讨论了分子束方法相关物理学史引入大学物理教学的可能性,其次设计了分子束方法发展史中与大学物理课程相结合的具体方案（斯特恩实验、斯特恩—盖拉赫实验、时间）。并简单提及分子束方法内容在其他课程（大学物理实验、原子物理学、物理学史）中的应用。第五章:结论与启示。我们指出分子束方法相关物理学史引入大学物理教学,会拓宽学生的知识范围、激发学生的兴趣,有可能帮助提升大学物理的整体教学质量。
汪亚平[2]（2021）在《拉比对分子束方法的继承及其物理学成就概述》文中进行了进一步梳理
陈娇娇[3]（2021）在《速度调控氦原子束精密谱研究》文中认为简单原子系统的精密光谱是检验基本物理定律和测定基本物理常数的有力工具。氦原子是最简单的多电子原子,可以通过全量子从头计算方法得到高精度的理论计算结果,这使得氦原子成为一个直接检验量子电动力学理论（QED）的平台。一方面,高精度实验测量结果和理论计算值的比较可对相关理论进行检验,若它们之间存在显着的差异,则或许存在未知的系统效应,甚至为发现标准模型之外的新物理提供实验依据;另一方面,在理论计算正确的前提下,高精度实验测量值可用以确定一些基本物理常数。高精度的氦原子光谱可以用于测定精细结构常数α,以及测定氦核半径等。通过对激光光谱实验、电子散射实验、μHe+实验所测定的α核半径进行比较,甚至可在低能尺度范围内检验标准模型中轻子电磁相互作用的普适性。本论文首先介绍了与氦原子相关的物理学研究进展、QED理论的检验并重点介绍了氦体系的精密光谱研究。对氦原子23S-23P跃迁,阐述了国际上不同研究组实验测量与理论计算精度的近况,以及与该跃迁有关的核电荷半径及同位素位移的研究情况。针对基于原子束流的精密光谱实验的特性,我们搭建了一套高亮度、高稳定度、速度可调的氦原子束流装置。该套实验系统分为原子束流和光学系统两部分,对其结构和设计原理进行了详细说明。相较于我们之前的实验装置,系统做了相当大的改进。优化结构后的源腔改装了更大抽速的分子泵,使其真空背景气压改进了一个量级,减少了亚稳态氦原子的碰撞损失。添加塞曼减速器,实现对原子束流纵向速度的连续可调,同时也增大了处于某一特定速度上的原子束流通量。在塞曼减速器的出口增加了2D-MOT,进一步压缩束流发散角,提高束流强度。利用反馈控制的方法,通过一个稳束流系统提高束流稳定度。系统性能测试结果显示原子束流的纵向速度可变范围达50-450 m/s,且束流温度小于10 mK,处于单一动量、单一量子态上的原子束流强度达到1.8 × 1013 atoms/s/sr,在100 s积分时间的不稳定度仅万分之二。我们采用基于激光冷却、聚焦、偏转亚稳态氦原子束的方法,利用施特恩-盖拉赫磁铁实现单量子态探测,同时采用光学频率梳对激光频率进行标定。文中详细说明了 4He原子23S-23P能级跃迁研究的实验方案以及对初步实验结果的系统误差分析。对原子束流实验中通常需要考虑的一阶多普勒频移,由于该束流系统实现了纵向速度可调,因此可采用速度外推的方法获得跃迁频率,实现了对一阶多普勒效应等系统误差更好的评估。目前,我们在这套束流装置上已实现对4He 23S-23P跃迁中心频率的测量,初步实验结果与我们实验组之前的测量值在误差范围内一致,预计实验精度可提高2倍,首次进入亚kHz量级。结合理论对该能级计算结果的进一步确认,原则上足以得到好于1%精度的氦核半径。同时在这套束流装置上待完成4He和3He 23S-23P跃迁频率的测量,我们希望能帮助找到这两个同位素核电荷半径的平方差仍存在相当大的偏差的原因。
易常瑞[4]（2020）在《自旋轨道耦合量子气体中的非平衡态动力学的实验研究》文中研究指明自从20世纪80年代人们发现了一种新奇的基本物质相-拓扑相以来,拓扑量子物质就以其奇特的物理性质和广泛的应用前景极大地吸引了人们的研究兴趣。虽然在超冷原子领域已经构建了一些拓扑系统,但测量系统的拓扑性质总是存在各种困难。本博士论文主要探讨利用非平衡态动力学方法在超冷原子平台上研究自旋轨道耦合人工规范场的拓扑性质和构建新型的拓扑结构。本文首先在前三章介绍在超冷原子平台上研究非平衡态动力学和自旋轨道耦合规范场的一些背景知识。在绪论部分,简述非平衡态动力学的研究现状和自旋轨道耦合效应,第二章介绍在超冷原子气体中合成一维和二维自旋轨道耦合规范场的理论方案及其相关性质,第三章介绍实现玻色-爱因斯坦凝聚体、实验合成自旋轨道耦合规范场和参数标定等相关技术。这些技术为我们进一步实验研究自旋轨道耦合规范场的相关性质提供了保证。然后,从第四章到第六章详细介绍本人在博士期间的主要研究成果。第四章,介绍利用淬火动力学方法获得平衡态系统的全部拓扑信息。在这里,我们发展了一套“等价”测量所有布洛赫矢量的技术:（1）对二维自旋轨道耦合的所有量子轴淬火,且只测量一个布洛赫矢量随时间的演化:（2）对每次淬火后的布洛赫矢量做时间平均。从时间平均的布洛赫矢量可以得到系统所有的拓扑荷和能带反转面,根据被能带反转面包围的拓扑荷总数得到淬火后哈密顿量的陈数。而且,我们利用能带反转面上的动力学场也获得了淬火后哈密顿量的陈数,并验证了动力学的“体-面”对应。第五章,介绍利用淬火动力学方法构建新型的拓扑结构,并提出测量所有布洛赫矢量的理论方案。通过对二维自旋轨道耦合的一个量子轴淬火,根据霍普映射,可以合成二维动量加一维时间[（2+1）维]的霍普绝缘体。霍普绝缘体的合成可以通过观测霍普连接和霍普纤维丛证明。布洛赫球上的南极和北极点在（2+1）维的空间中会形成两根霍普纤维,即霍普连接。布洛赫球上其他纬度圈上的所有点在三维空间会形成互相嵌套的霍普轮胎面,它是由很多霍普纤维组成的,因此也叫霍普纤维丛。然而我们只能测量一个布洛赫矢量,因此无法观测所有的霍普纤维,为此,我们进一步在理论上提出对所有布洛赫矢量进行成像的方法-拉曼脉冲法,此方法可以获得系统完全的拓扑信息。第六章,介绍在一维自旋轨道耦合中探索Kibble-Zurek机制。我们以有限的速率线性降低拉曼耦合强度,让系统从非磁相到磁相,通过自旋分辨的飞行时间测量法,可以观测到原子云的动量分布呈现出延迟的分叉结构和动量空间中的碎片结构。通过计算原子云动量分布的涨落和碎片数目可以获得时空动力学的普遍幂律指数,这些指数与均匀和非均匀Kibble-Zurek机制预测的指数一致。总的来说,我们的研究在利用非平衡动力学进行拓扑分类,合成新的拓扑相和研究动态量子相变领域将会有潜在的应用价值。特别是动力学拓扑分类方法,有望在未来成为一项研究冷原子系统拓扑性质的通用技术。
汪亚平,宁长春,张辉杰,胡海冰[5]（2020）在《奥托·斯特恩对质子磁矩的研究》文中研究说明因为对分子束方法的发展和对质子磁矩的发现,奥托·斯特恩获得了1943年的诺贝尔物理学奖. 1933年,斯特恩和他的合作者测量了质子磁矩.质子磁矩的测量,拓展了人类探索微观世界的途径,加速了人们认知核子结构的进程.以文献研究法为主要手段,从质子磁矩测量实验本身展开,深入挖掘了斯特恩等人关于质子磁矩测量工作的全过程,旨在厘清斯特恩等人在质子磁矩测量工作方面的开创性贡献,以及该实验对于20世纪30年代原子核物理学发展的贡献所在.
王坤鹏[6]（2020）在《微型光阱中单个分子的相干合成》文中研究指明基于从简单到复杂的思想,人们已经成功制备出了可控的单光子、单离子、单原子等优美的体系,用于量子计算、量子模拟和精密测量等方面的研究,并且取得了长足的进步。囚禁单个冷分子,一直是人们的另一个梦想,它不仅可以适用于前面的应用,还可以用来研究确定性的少体动力学、可控的超冷化学反应等问题。虽然人们已经在光晶格的单个格点中制备出了单个分子,但是,仍然没有实现单个格点可分辨地操控和探测。在微型光阱中囚禁单分子,可以很好地利用光阱的可扩展性和可编程控制的能力,解决单分子的可分辨地操控和探测的问题。2015年,我们小组实现了微型光阱中两个异核单原子碰撞动力学的观测,精确测量了超精细态依赖的非弹性碰撞速率。在此基础上,本文将进一步地从两个超冷的单原子出发,研究两原子的相互作用和碰撞过程,并相干合成单个冷分子。主要包括以下内容:1.设计实现了双组份铷原子的激光冷却、囚禁和操控实验系统我们设计实现了 87Rb和85Rb的激光冷却和囚禁的实验系统,实现了两团空间重合的双组份冷原子团的制备。搭建了一套束腰小于1 μm的强聚焦系统,用于单原子的囚禁,并将单个87Rb和85Rb原子分别囚禁在两个相距4 μm的微型光阱中,寿命约为7 s。用亚多普勒冷却技术,将两个原子都冷却到兰姆-迪克区,实现了强囚禁。并用光泵技术实现了两个原子的超精细能级的初始化,并用双光子受激拉曼跃迁或微波跃迁,实现了两个原子的超精细能级的相干操控。利用双光子跃迁,实现了单个87Rb原子的里德堡相干激发,为基于中性原子的量子信息打下了基础。测量了超精细态依赖的和超精细磁子能级依赖的两原子碰撞的动力学过程,为研究两个超冷原子间的相互作用和单分子制备打下了坚实的基础。2.实现了微型光阱中单个87Rb和85Rb原子运动基态的冷却我们将分别囚禁的87Rb和85Rb的两个单原子同时冷却到了各自势阱的基态,并且实现了单原子运动态的相干操控。冷却后的三个维度的谐振子量子数都小于0.1,原子处于三维基态的概率约为90%。我们分析了原子在光阱中的各种加热因素,并分析了边带冷却对于压制原子的热运动所带来的好处。在边带冷却之后,我们演示了单个原子运动态的高保真操控。3.提出并实现了87Rb和85Rb运动态高保真度的转移我们分析了两个对称光阱转移过程中的加热效应,并分析了光阱的不对称比例对基态原子转移过程的影响。为了高效地合成单个分子,需要实现两个原子的波函数在空间上的完美重叠。为此,我们提出并实现了量子态依赖的转移技术,来避免87Rb和85Rb两个原子在转移和重合过程中的加热。通过边带冷却和态依赖转移技术,我们最终使得两个原子波函数的重叠提高了三个量级。4.测量了 87Rb和85Rb原子不同超精细能级间的相互作用在获得了两个重合的超冷原子之后,我们用微波跃迁测量了 87Rb和85Rb原子不同超精细能级间的相互作用,并推测出了它们间的散射长度,误差约为2.6 nm,为预测合成分子所需的频率提供了基础。与多通道量子亏损理论相结合,我们揭示了一种在超冷原子碰撞过程中通常被忽略的效应——量子亏损的能量依赖性。5.首次在微型光阱中相干合成了单个冷分子我们借助于微型光阱的偏振梯度效应,用态依赖的微波跃迁实现了两个原子间的相对运动的操控,并观测到了量子化的运动模式。在此基础上,实现了单个87Rb85Rb冷分子的相干合成,观测到了从原子散射态到分子束缚态的相干拉比振荡,并操控了单分子的运动态。在测量阱中的单分子束缚能的基础上,推测出了自由空间的束缚能的准确值,并由此给出了不同超精细能级下的散射长度的精确值,误差小至20 pm以下。
程剑剑,郑华[7]（2019）在《电子自旋是角动量的讨论》文中进行了进一步梳理从施特恩-盖拉赫实验测量的结果电子自旋只有两种取值出发,在不引入自旋算符的具体矩阵表示的情况下,利用矩阵求迹,导出自旋算符和轨道角动量算符满足完全相同的对易关系,从而说明自旋与轨道角动量同类,属于角动量.区别于历史上和国内外量子力学教材中直接将自旋归为角动量,本文尝试用"物以类聚"的逻辑对自旋是角动量进行讨论.
汪亚平,宁长春,次仁尼玛,刘当波[8]（2019）在《将斯特恩-盖拉赫实验引入大学物理教学》文中认为本文从最基本的物理概念出发,较为详尽地梳理了斯特恩-盖拉赫实验的基本事实。尝试着在不脱离大学物理知识范畴的前提下,让斯特恩-盖拉赫实验成为大学物理的教学内容之一。
刘丰奇[9]（2017）在《电子自旋在光谱中的应用研究》文中研究表明通过施特恩-盖拉赫实验证明了空间量子化的事实,其结果表明原子在磁场中的取向是量子化的,而在当时实验所给出的氢原子在磁场中有两个取向的事实,是量子化理论无法解释的。塞曼效应中的反常塞曼效应应用经典力学及量子化理论都无法正确的解释。乌伦贝克与古兹密特依据这些实验事实提出电子的自旋假设。应用电子自旋假设,使施特恩-盖拉赫实验以及反常塞曼效应等难题得以完美解决,同时这些难题得以解决也有力的证明了电子自旋假设的实在性。而电子自旋磁矩和轨道磁矩相互作用产生的附加能导致原子能级发生分裂,电子跃迁几率增加可以用狄拉克的相对论性波动方程加以解释。
宁长春,陈天禄,汪亚平,胡海冰[10]（2017）在《将物理学史引入大学物理教学的实践方法研究》文中提出根据具体的教学内容去搜集相应的物理学史料,将之融入教学过程;寻找典型的物理学史事件,以之为线索来串联和粘合散见于教学内容中的物理学知识,以及在平时有意的开展一些物理学史研究,用来支持大学物理教学等3种手段,是我们认为将物理学史引入大学物理教学当中比较切实可行、且容易形成规范化的一种实践方法.介绍了这种实践方法的实践过程.认为将物理学史引入大学物理教学,对培养和提高学生的科学素养和科学方法起到了积极作用.
二、用电子自旋理论解释史特恩-盖拉赫实验（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用电子自旋理论解释史特恩-盖拉赫实验（论文提纲范文）
（1）分子束方法的历史概述及基于分子束方法的诺贝尔奖实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 课程与教学论 |
| 1.1.2 大学物理课程与教学 |
| 1.1.3 物理学史和大学物理课程与教学 |
| 1.2 选取物理学史内容——以分子束方法相关物理学史为例 |
| 1.3 研究方法及计划 |
| 1.3.1 研究方法 |
| 1.3.2 研究计划 |
| 1.4 研究目的及意义 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 第二章 分子束方法的发展历史 |
| 2.1 现代分子束方法实验装置概述 |
| 2.2 分子束方法的开创 |
| 2.2.1 克鲁克斯与分子束方法 |
| 2.2.2 杜诺依尔与分子束方法 |
| 2.3 分子束方法的发展 |
| 2.3.1 斯特恩与分子束方法 |
| 2.3.2 斯特恩实验 |
| 2.3.3 斯特恩——盖拉赫实验 |
| 2.3.4 斯特恩等人测量质子磁矩的实验 |
| 2.4 分子束方法的改造 |
| 2.4.1 拉比与分子束磁共振方法 |
| 2.4.2 分子束磁共振方法实验装置与原理 |
| 2.4.3 拉比等人测量质子磁矩的实验 |
| 2.5 分子束方法的革新 |
| 2.5.1 拉姆齐与分离振荡场方法 |
| 2.5.2 分离振荡场方法实验装置与原理 |
| 2.5.3 拉姆齐等人研究射频谱的实验 |
| 2.6 分子束方法对现代物理学的影响 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 基于分子束方法的诺奖实验研究 |
| 3.1 再析分子束磁共振方法 |
| 3.2 兰姆位移与电子的反常磁矩 |
| 3.2.1 兰姆位移 |
| 3.2.2 电子的反常磁矩 |
| 3.3 原子钟 |
| 3.3.1 再析分离振荡场方法 |
| 3.3.2 铯原子钟 |
| 3.4 核磁共振 |
| 3.4.1 珀塞尔与核磁共振 |
| 3.4.2 布洛赫与核磁共振 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 分子束方法相关物理学史引入大学物理教学的探讨 |
| 4.1 分子束方法相关物理学史引入大学物理教学的可能性 |
| 4.2 分子束方法相关物理学史引入大学物理教学的设计与实践 |
| 4.2.1 大学物理课程 |
| 4.2.2 其他课程 |
| 第五章 结论与启示 |
| 5.1 研究结论 |
| 5.2 教学启示 |
| 5.2.1 物理学史引入大学物理教学的优点——学习科学家的角度 |
| 5.2.2 物理学史引入大学物理教学的优点——其他角度 |
| 5.3 研究的局限性与改进之处 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（3）速度调控氦原子束精密谱研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 氦原子精密谱与QED检验 |
| 1.2 基本物理常数测定 |
| 1.2.1 里德堡常数 |
| 1.2.2 精细结构常数α |
| 1.3 基于氦原子2~3S_1-2~3P_J跃迁的能级理论计算与精密光谱测量 |
| 1.3.1 能级理论计算 |
| 1.3.2 Florence大学饱和吸收荧光探测的调制光谱方法 |
| 1.3.3 North Texas大学基于原子束的单量子态探测方法 |
| 1.3.4 中国科学技术大学(USTC)基于激光冷却原子束流的单量子态探测光谱方法 |
| 1.4 原子跃迁频率与核电荷半径 |
| 1.4.1 质子半径 |
| 1.4.2 氦原子核电荷半径 |
| 1.5 原子跃迁频率与同位素频移 |
| 1.5.1 理论介绍 |
| 1.5.2 基于原子束的单量子态探测方法 |
| 1.5.3 Amsterdam大学在偶极阱中对量子简并气体进行探测的方法 |
| 1.5.4 Florence大学饱和吸收荧光探测的调制光谱方法 |
| 第二章 实验装置 |
| 2.1 原子束流部分 |
| 2.1.1 亚稳态氦原子制备 |
| 2.1.2 原子束流的横向冷却、减速、聚焦、偏转及稳定 |
| 2.2 光学抽运 |
| 2.3 偏置磁场与磁屏蔽 |
| 2.4 梯度磁场与单量子态探测 |
| 2.5 光学系统 |
| 2.5.1 主激光系统 |
| 2.5.2 从激光系统 |
| 第三章 原子束流系统评估 |
| 3.1 原子束流通量 |
| 3.2 塞曼减速效果 |
| 3.3 偏转后的原子速度 |
| 3.4 原子束流稳定性 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 ~4He原子2~3S-2~3P跃迁频率测量 |
| 4.1 实验方案 |
| 4.1.1 探测过程 |
| 4.1.2 拍频扫描及时序 |
| 4.1.3 跃迁线型 |
| 4.1.4 实验光谱 |
| 4.1.5 光压力频移效应 |
| 4.2 系统误差分析 |
| 4.2.1 频率参考与校准 |
| 4.2.2 多普勒效应 |
| 4.2.3 塞曼效应 |
| 4.2.4 反射不对称影响 |
| 4.2.5 Recoil效应 |
| 4.2.6 量子干涉效应 |
| 4.2.7 实验光谱的各加宽效应 |
| 4.2.8 压力频移 |
| 4.2.9 总误差表 |
| 4.2.10 初步实验结果 |
| 4.2.11 小结与展望 |
| 第五章 ~3He同位素位移实验设计 |
| 5.1 减速光频率设计 |
| 5.2 ~3He闭循环系统 |
| 5.3 Stern-Gerlach磁铁设计 |
| 5.4 ~3He塞曼效应系数计算 |
| 5.5 小结与展望 |
| 第六章 总结与展望 |
| Bibliography |
| 致谢 |
| 在读期间参与发表的学术论文 |
（4）自旋轨道耦合量子气体中的非平衡态动力学的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 在超冷原子中的非平衡态动力学 |
| 1.2 自旋轨道耦合相互作用 |
| 1.2.1 材料中的自旋轨道耦合相互作用 |
| 1.2.2 冷原子中的自旋轨道耦合相互作用 |
| 1.3 论文结构 |
| 第2章 人工合成的自旋轨道耦合规范场 |
| 2.1 拉曼跃迁 |
| 2.2 一维自旋轨道耦合 |
| 2.3 二维自旋轨道耦合规范场的人工合成 |
| 2.4 二维自旋轨道耦合的拓扑性质 |
| 2.4.1 陈数和Berry曲率 |
| 2.4.2 二维自旋轨道耦合的波函数和能带-数值方法 |
| 2.4.3 紧束缚模型下的结果 |
| 2.4.4 能带反转面 |
| 第3章 相关实验技术 |
| 3.1 玻色爱因斯坦凝聚体的制备 |
| 3.2 二维自旋轨道耦合的实验合成 |
| 3.3 二维自旋轨道耦合参数的标定 |
| 3.3.1 光晶格深度和拉曼耦合强度的标定 |
| 3.3.2 确定共振点 |
| 3.4 消除背景噪声的技术 |
| 第4章 利用量子淬火动力学研究体系的拓扑结构 |
| 4.1 理论方案 |
| 4.1.1 基本思想 |
| 4.1.2 实现方案 |
| 4.2 实验实现和测量方法 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 标定电光调制器的相位 |
| 4.2.3 量子淬火的实验实现 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 原子云的动力学演化 |
| 4.3.2 精确确定系统的拓扑相图 |
| 4.3.3 从自旋纹理中得到拓扑荷和能带反转面 |
| 4.3.4 动力学的“体-面”对应 |
| 4.3.5 观测到有效拓扑信息的条件 |
| 4.4 创新点和小结 |
| 4.4.1 创新点 |
| 4.4.2 小结 |
| 第5章 利用淬火动力学合成新的拓扑相-霍普绝缘体 |
| 5.1 霍普绝缘体 |
| 5.2 对量子反常霍尔模型淬火实现动力学的霍普绝缘体 |
| 5.2.1 基本理论 |
| 5.2.2 通过布洛赫矢量的(?)分量获得霍普连接和霍普纤维丛 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 布洛赫矢量(?)分量的时间演化 |
| 5.3.2 霍普连接的实验观测 |
| 5.3.3 霍普轮胎面的实验观测 |
| 5.4 二维自旋轨道耦合系统布洛赫矢量的全息成像-理论方案 |
| 5.4.1 基本思想 |
| 5.4.2 二维自旋轨道耦合的相位问题 |
| 5.4.3 拉曼脉冲实现布洛赫矢量的全息成像 |
| 5.4.4 数值模拟 |
| 5.5 创新点和小结 |
| 5.5.1 创新点 |
| 5.5.2 小结 |
| 第6章 在一维自旋轨道耦合中观测非均匀的Kibble-Zurek机制 |
| 6.1 连续相变 |
| 6.2 Kibble-Zurek机制 |
| 6.2.1 均匀的Kibble-Zurek机制 |
| 6.2.2 非均匀的Kibble-Zurek机制 |
| 6.3 实验实现和测量方法 |
| 6.3.1 实验装置 |
| 6.3.2 一维自旋轨道耦合的二阶相变 |
| 6.3.3 一维自旋轨道耦合参数拉曼耦合强度Ω_0的标定 |
| 6.3.4 探索Kibble-Zurek机制的实验步骤 |
| 6.4 实验结果 |
| 6.4.1 观测原子动量分布的分叉结构 |
| 6.4.2 提取时间部分的标度律 |
| 6.4.3 提取空间部分的标度律 |
| 6.5 数值模拟和理论评估 |
| 6.5.1 转变点的理论评估 |
| 6.5.2 临界指数的数值模拟 |
| 6.6 创新点和小结 |
| 6.6.1 创新点 |
| 6.6.2 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（5）奥托·斯特恩对质子磁矩的研究（论文提纲范文）
| 1 分子束方法 |
| 2 斯特恩等人测量质子磁矩实验 |
| 2.1 实验背景 |
| 2.2 实验原理 |
| 2.2.1 理论原理 |
| 2.2.2 测量原理 |
| 2.3 装置介绍 |
| 2.4 测量过程概况 |
| 2.5 结果 |
| 3 小结 |
（6）微型光阱中单个分子的相干合成（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 冷原子与冷分子 |
| 1.2 超冷化学 |
| 1.3 量子信息和量子模拟 |
| 1.4 单个冷分子的诉求 |
| 1.4.1 光晶格中的冷分子 |
| 1.4.2 微型光阱中合成单分子 |
| 1.5 本文的研究思路 |
| 第二章 冷分子物理简介 |
| 2.1 冷分子的制备方法 |
| 2.1.1 分子直接冷却 |
| 2.1.2 Feshbach共振合成分子 |
| 2.1.3 光缔合合成分子 |
| 2.1.4 振转基态的超冷分子 |
| 2.2 弱束缚分子的合成效率问题 |
| 2.3 Rb_2的分子势能曲线 |
| 第三章 ~(87)Rb和~(85)Rb双组份单原子的冷却、囚禁和操控 |
| 3.1 ~(87)Rb和~(85)Rb双组份的磁光阱 |
| 3.2 双组份单原子的囚禁 |
| 3.2.1 偶极阱光路的设计和搭建 |
| 3.2.2 光偶极阱 |
| 3.2.3 单原子的成像探测 |
| 3.3 实验控制系统 |
| 3.4 单原子的性质 |
| 3.4.1 原子温度 |
| 3.4.2 原子寿命 |
| 3.4.3 谐振频率 |
| 3.5 单原子的操控 |
| 3.5.1 原子初态的制备-光泵 |
| 3.5.2 原子的相干操控-微波 |
| 3.5.3 偏振梯度效应 |
| 3.5.4 单原子里德堡态的激发和制备 |
| 3.6 异核单原子间的碰撞动力学初探 |
| 3.6.1 超精细态依赖的两原子碰撞 |
| 3.6.2 超精细磁子能级依赖的两原子碰撞 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 单原子的拉曼边带冷却和运动态操控 |
| 4.1 运动基态的冷却原理和方法 |
| 4.1.1 二能级原子的边带冷却 |
| 4.1.2 拉曼边带冷却 |
| 4.2 单个原子拉曼边带冷却的实现 |
| 4.2.1 边带冷却相关的能级和光路 |
| 4.2.2 拉曼光的产生和脉冲选择 |
| 4.2.3 拉曼光的对准 |
| 4.2.4 单个原子拉曼边带冷却的结果及其性质 |
| 4.3 基态单原子的加热因素分析 |
| 4.3.1 偶极光的散射对原子的加热 |
| 4.3.2 偶极光的噪声对原子的加热 |
| 4.4 ~(87)Rb和~(85)Rb原子同时边带冷却的实现 |
| 4.5 单原子运动态的高保真微波操控 |
| 4.5.1 高阶运动边带的观测和相干操控 |
| 4.5.2 运动态操控保真度的评估 |
| 4.5.3 斯特恩-盖拉赫分裂的测量 |
| 4.6 边带冷却对里德堡实验的影响分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 基态单原子运动态高保真地转移 |
| 5.1 基态原子转移的动力学过程 |
| 5.1.1 两个对称光阱合并的动力学过程 |
| 5.1.2 不对称光阱的合并动力学 |
| 5.1.3 影响原子转移的技术因素 |
| 5.2 量子态依赖转移的原理 |
| 5.2.1 量子态依赖势阱的构造 |
| 5.2.2 矢量光频移的标定 |
| 5.2.3 量子态依赖转移的检验——原子内态探测 |
| 5.3 用量子态依赖的转移实现单原子高保真度的转移 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 微型光阱中异核两原子的相互作用测量 |
| 6.1 对称势阱中两原子相互作用的解析理论 |
| 6.2 不同超精细态的散射长度的理论计算 |
| 6.2.1 多通道量子亏损理论简介 |
| 6.2.2 ~(87)Rb-~(85)Rb不同通道的散射长度的计算 |
| 6.3 用微波谱测量两个原子的相互作用能 |
| 6.4 量子亏损的能量依赖性 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 微型光阱中单个冷分子的相干合成 |
| 7.1 微型阱中双原子的相对运动的操控 |
| 7.1.1 拉曼跃迁操控相对运动态 |
| 7.1.2 微波操控相对运动态 |
| 7.2 ~(87)Rb~(85)Rb单分子的相干合成 |
| 7.3 ~(87)Rb~(85)Rb单分子跃迁的拉比频率 |
| 7.4 分子的束缚能和原子间的散射长度 |
| 7.5 关于单分子寿命的讨论 |
| 7.6 本章总结 |
| 第八章 总结和展望 |
| 8.1 本文研究内容总结 |
| 8.2 后续工作待改进之处 |
| 8.3 未来方向的展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 铷原子能级的示意图 |
| 附录B ~(87)Rb_2的分子势能曲线参数 |
| 附录C 运动态微波操控保真度的分析 |
| 附录D 阱中两原子体系的哈密顿量 |
| 附录E MQDT散射长度的计算 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）电子自旋是角动量的讨论（论文提纲范文）
| 1 自旋的引入 |
| 2 自旋算符的性质 |
| 3 结束语 |
（8）将斯特恩-盖拉赫实验引入大学物理教学（论文提纲范文）
| 1 载流线圈的磁矩以及载流线圈在磁场中的受力和运动 |
| 1.1 载流线圈磁矩的概念 |
| 1.2 载流线圈在均匀磁场中的受力和运动 |
| 1.3 载流线圈在非均匀磁场中的受力和运动 |
| 1.4 无限小的载流线圈在非均匀磁场中的运动轨迹 |
| 2 氢原子的磁矩以及氢原子在磁场中的受力和运动 |
| 2.1 玻尔氢原子模型 |
| 2.2 氢原子的电子轨道角动量和电子的轨道磁矩的关系 |
| 2.3 玻尔-索末菲理论 |
| 2.4 氢原子在磁场中的受力分析 |
| 3 斯特恩-盖拉赫实验以及对之的几种解释 |
| 3.1 实验装置 |
| 3.2 经典理论对于实验结果的预期 |
| 3.3 旧量子理论对于实验结果的预期 |
| 3.4 量子力学对于实验结果的解释 |
| 3.4.1 量子力学对于实验结果的大体解释 |
| 3.4.2 大学物理中的量子力学基本概念 |
| 1) 薛定谔方程 |
| 2) 电子自旋 |
| 3.4.3 量子力学对于实验结果的严格解释框架 |
| 4 将斯特恩-盖拉赫实验引入大学物理的主要困难 |
| 5 结论 |
（9）电子自旋在光谱中的应用研究（论文提纲范文）
| 引言 |
| 一、电子自旋理论的描述 |
| 二、电子自旋的应用 |
| 1. 电子自旋对施特恩盖拉赫实验的解释 |
| 2. 用电子自旋解释塞曼效应 |
| 三、结论 |
（10）将物理学史引入大学物理教学的实践方法研究（论文提纲范文）
| 1 实践方法之一:针对具体的教学内容将物理学史料引入大学物理教学 |
| 1.1 实践背景 |
| 1.2 实践过程 |
| 1.3 实践推广 |
| 2 实践方法之二:以标志性的物理学史事件 |
| 2.1 实践背景 |
| 2.2 实践过程 |
| 2.3 实践推广 |
| 3 实践方法之三:平时做一些相应的物理学史研究,积累内在力量用以支持日常教学 |
| 3.1 实践背景 |
| 3.2 实践过程 |
| 4 小结 |
四、用电子自旋理论解释史特恩-盖拉赫实验（论文参考文献）
- [1]分子束方法的历史概述及基于分子束方法的诺贝尔奖实验研究[D]. 芮静怡. 西藏大学, 2021
- [2]拉比对分子束方法的继承及其物理学成就概述[D]. 汪亚平. 西藏大学, 2021
- [3]速度调控氦原子束精密谱研究[D]. 陈娇娇. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]自旋轨道耦合量子气体中的非平衡态动力学的实验研究[D]. 易常瑞. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]奥托·斯特恩对质子磁矩的研究[J]. 汪亚平,宁长春,张辉杰,胡海冰. 大学物理, 2020(03)
- [6]微型光阱中单个分子的相干合成[D]. 王坤鹏. 中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所), 2020(02)
- [7]电子自旋是角动量的讨论[J]. 程剑剑,郑华. 大学物理, 2019(10)
- [8]将斯特恩-盖拉赫实验引入大学物理教学[J]. 汪亚平,宁长春,次仁尼玛,刘当波. 物理与工程, 2019(06)
- [9]电子自旋在光谱中的应用研究[J]. 刘丰奇. 佳木斯职业学院学报, 2017(09)
- [10]将物理学史引入大学物理教学的实践方法研究[J]. 宁长春,陈天禄,汪亚平,胡海冰. 大学物理, 2017(04)