什麼是角動量守恆定律

物理學的普遍定律之一。反映質點和質點系圍繞一點或一軸運動的普遍規律。如一質量為 m、的質點受指向固定中心O、的向心力

F、

的作用(圖1),因力

F、

對O、點的力矩為零,根據牛頓第二定律(見牛頓運動定律)可推得質點對O、點的角動量守恆,

L、

o=

r、

×mv、=常矢量,此常矢量決定於運動的起始條件,

r、

為質點對於O、點的矢徑,v、為質點的速度。如將太陽看成固定中心, 行星看成質點,則角動量守恆表明行星軌道必在一平面上。矢徑在相等的時間內掃過的面積相等,這就是開普勒行星運動三定律(見開普勒定律)之一。

什麼是角動量守恆定律

一孤立質點系統,如不受外力或外界場的作用,質點之間的內力服從牛頓第三定律(見牛頓運動定律)

F、

ij=-

F、

ij(圖2)。內力系對固定點O、的主矩
什麼是角動量守恆定律 第2張
,質點系統對O點的角動量守恆。即
什麼是角動量守恆定律 第3張
常矢量決定於運動起始條件。如質點系統受到的外力系對某一固定軸之矩的代數和為零,則質點系統對此軸的角動量守恆。

角動量守恆是參照系轉動時勢能不變性的結果,如勢能U、 僅取決於兩質點間的距離大小,而和其方向無關,U、=U、(|

r、

i-

r、

j|),則參照系統轉動時U、是不變量。此時質點之間的相互作用力必通過兩質點連線,即與

r、

i-

r、

j矢量共線,而且

F、

ij=-

F、

ij,這就保證了角動量守恆。由此可見,角動量守恆反映了空間各向同性。

角動量守恆也是微觀物理學中的重要基本規律。在基本粒子衰變、碰撞和轉變過程中都遵守反映自然界普遍規律的守恆定律,如能量守恆定律、動量守恆定律和角動量守恆定律等,w.泡利於1931年根據守恆定律推測自由中子衰變時有反中微子產生,1956年後為實驗所證實。