耦合 (物理学)

在物理学中，两个物体相互作用时被称为耦合。 在经典力学中，耦合是两个振荡系统之间的连接，例如由弹簧连接的钟摆。 这种联系会影响两个物体的振荡模式。 在粒子物理学中，如果两个粒子由四种基本力之一连接，则它们是耦合的。

如果两个波能够相互传输能量，则称这些波是耦合的。 这通常发生在波共享一个公共组件时。 这方面的一个例子是由弹簧连接的两个摆。

这些方程表示钟摆的简谐运动，加上弹簧的耦合系数。 这种行为也出现在某些分子（例如 CO2 和 H2O）中，其中两个原子将以类似的方式围绕中心原子振动。

在 LC 电路中，电荷在电容器和电感器之间振荡，因此可以建模为简谐振子。 当来自一个电感器的磁通量能够影响未连接的 LC 电路中电感器的电感时，电路被称为耦合。 耦合系数 k 定义了两个电路耦合的紧密程度，由方程 M L p L s = k

其中 M 是电路的互感，Lp 和 Ls 分别是初级和次级电路的电感。 如果初级电感器的磁通线穿过次级电感器的每一根线，则耦合系数为 1 且 M = L p L s 然而，在实践中，经常会出现泄漏，因此大多数系统都不是完美耦合的。

当一个原子的磁场影响附近另一个原子的磁场时，就会发生自旋-自旋耦合。 这在核磁共振成像中很常见。 如果原子不耦合，则会有两个单独的峰，称为双峰，代表单个原子。 如果存在偶联，则会出现三重峰，一个较大的峰，两侧各有两个较小的峰。 这是由于单个原子的自旋串联振荡而发生的。

空间中相互耦合的物体在彼此的引力作用下相互影响。 例如，地球与太阳和月球耦合，因为它受到两者的引力影响。 空间中常见的是双星系统，两个物体在重力作用下相互耦合。 这方面的例子是相互环绕的双星。 多个物体也可能同时相互耦合，例如球状星团和星系群。 当更小的颗粒随着时间的推移耦合在一起并积累成更大的物体时，就会发生吸积。 这是恒星和行星形成的主要过程。

等离子体的耦合常数由其平均库仑相互作用能与其平均动能之比给出——或每个原子的电力将等离子体保持在一起的强度。 因此，根据该比率的值，等离子体可以分为弱耦合等离子体和强耦合等离子体。 许多典型的经典等离子体，例如日冕中的等离子体，都是弱耦合的，而白矮星中的等离子体是强耦合等离子体的一个例子。

这是两个孤立的哈密顿量的加法，加上一个额外的交互因子。 如果两个系统的总能量相近，则系统可能发生拉比振荡。

当来自两个独立源的角动量相互作用时，它们被称为耦合。 例如，围绕同一个原子核运行的两个电子可能具有耦合的角动量。 由于角动量守恒和角动量算子的性质，总角动量总是电子单个角动量的总和。