结构推理 有一台中子干涉仪(下图),其分束器和反射镜是用同一块单晶制成的。(1)改变放在干涉仪的一臂中的薄塑料板的厚度。可以改变两臂的相对位相,于是条纹发生移动,简要定性解释相移的起源。(2)在一臂中垂直于中子束加上一很均匀的常磁场,这时中子所受的磁力可以忽略。选择磁场的强度,使中子的自旋矢量恰好旋转一周,发现两中子束的相对位相改变了半周,即的弧度。用恰当的方程说明为什么是这样的。
【正确答案】解 (1)当中子通过薄塑料板时,中子在塑料板中受到一个附加势的作用,因而动量发生改变,中子波的de Broglie波长也随之变化。所以,中子波在相同厚度的塑料板和真空中传播时,位相的改变是不同的。放在一臂中的薄塑料板厚度如果改变,也就是改变了(从同一束中子分出的)两束的中子波通过两臂时的相对位相。 (2)由于中子有反常磁矩,可记为。方程为 由于磁场对中子的作用很弱,可略去中子波入射到板状磁场界面时的反射波,这时可以证明(求解上述一维方阱、两个自旋分量的方程):射入这板状磁场(正入射)的波函数和透出板状磁场的波函数之间用如下么正变换关系相联系 式中, 是Rameau频率,是中子通过厚为L的板状磁场的时间,是B的单位方向矢得,k是入射中子的波数。 假定中子进入磁场前极化在()方向,即极化矢量 那么可由下式给出 式中,是同磁场方向的夹角。选,则 调整B(或L)使,则中子极化矢量在透出磁场时已施进了一周,但这时 即出射波只增加了位相,从而和另一臂(未通过磁场)的中子波相比只使相对位相改变了半周。
【答案解析】