氢原子的轨道磁矩从何而来?《张朝阳的物理课》解密氢原子磁矩起源

2023-04-10 17:17 李丽 1498 点击

氢原子为何拥有内禀磁矩?它的第三个量子数为何又被称为磁量子数?量子力学的结果和经典力学的结果之间有对应的关系吗?4月7日12时,《张朝阳的物理课》第135期开播,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间,首先回顾了概率流的定义和氢原子能级的计算,然后详细讨论了氢原子定态中的环绕z轴概率流密度,并计算了由其诱导出的磁矩的大小。这个磁矩即氢原子内禀的轨道磁矩,可以看到,这样一个基于量子力学的结果和完全基于经典力学的玻尔模型得到的结果是一致的。

在直播课上,张朝阳首先回顾了概率密度和概率流的定义,以及氢原子能量本征值和本征态的计算。紧接着,张朝阳计算了氢原子能量本征态对应的概率流,发现它是一个绕z轴旋转的环流。由于这个环流带有电荷,它将诱导出z轴方向的磁矩,即是氢原子内禀的轨道磁矩。这个磁矩的大小可以通过精细计算得出,发现其正比于氢原子的磁量子数,这也是后者名称的来源。

此外,张朝阳还从氢原子的玻尔模型出发,利用经典力学计算了电子绕原子核旋转产生的磁矩,发现和量子力学的结果在形式上是一致的。两种方法的对照,说明经典力学与量子力学之间有天然的对应关系,一个良好的经典模型应该能给出自洽的好结果,同时可以为量子力学描述的物理过程提供形象的解释,加深我们对量子力学的理解。

截至目前,《张朝阳的物理课》已直播一百余期,内容丰富、覆盖广泛,理论公式由浅入深、繁简交融。从去年11月开启第一节物理直播课,他先是从经典物理学开始,科普了牛顿运动定律等;而后从经典物理的“两朵乌云”说起,向近现代物理过渡,探讨了黑体辐射理论中的维恩公式、普朗克公式等知识。

此后逐步进入量子力学领域,从基础的薛定谔方程等理论内容,到氢原子波函数,再到气体定容比热的温度阶梯,并顺势讲解了热力学定律。接着回到了经典物理,推导出飞船运行轨迹,估算太阳的结构与性质以及中子星的自转速度。

随后讲解了陀螺的进动,还计算出月球的潮汐高度。紧接着开始介绍狭义相对论的四维语言,并逐步过渡到了电磁学。之后从阿基米德的浮力定律开始,讲解流体力学最重要的NS方程,以及流体力学在生活中的应用。最近又由热传导方程解释了生活中热量的传递。

《张朝阳的物理课》的直播风格独树一帜:以演算物理为特色,注重从日常现象引入,通过一步一步详尽计算和硬核推导,理解自然界的基本规律。

据了解,《张朝阳的物理课》于每周周五、周日中午12时在搜狐视频直播,网友可以在搜狐视频“关注流”中搜索“张朝阳”,观看直播及往期完整视频回放;关注“张朝阳的物理课”账号,查看课程中的“知识点”短视频;此外,还可以在搜狐新闻APP的“搜狐科技”账号上,阅览每期物理课程的详细文章。

除了《张朝阳的物理课》外,在直播方面,搜狐视频正持续打造知识直播平台,邀请各个科学领域的头部播主入驻,进行科普知识直播。在搜狐视频科学演讲局“了不起的她·三八节特别版”主题演讲中,中国科学院空天信息创新研究院导航系统部副主任、中国科学院导航总体部副总工程师徐颖带你探究“北斗导航系统是怎么影响我们日常生活的”;浙江大学化学系博士后、蛟龙号首位大洋深潜女科学家、自然资源部第二海洋研究所副研究员唐立梅教你“透过岩石看地球”;华中师范大学生命科学学院教授、湖北卫视《我说国家安全》嘉宾李睿讲解“从海洋到陆地,微塑料如何影响你我他?”;科幻作家、童行书院创始人、世界科幻雨果奖得主郝景芳分享“如何做好下一代的科学启蒙?”……未来将有更多知识主播入驻搜狐视频,一同玩转科学,探索不同领域。

热点推荐
HOT
直播|2023川澳中医药产业发展大会产业创新专场
直播|2023川澳中医药产业发展大会科研学术专场
直播|2023川澳中医药产业发展大会
大会由四川省科学技术协会、澳门科技大学为促进中医药发展而创办的,2020年、2022年分别在绵阳、德阳召开,今年为大会第三届。本次会议已收录在中国科协《重要学术会议指南(2023)》,是具有国际国内引导力、影响力的重要学术会议品牌。 本次大会由四川省科学技术协会、澳门科技大学、四川省中医药科学院、内江市人民政府主办,四川省科协学会服务中心、澳门科技大学中医药学院、内江市委组织部(人才办)
点亮精神火炬 弘扬科学家精神
为深入开展学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育,贯彻落实党的二十大精神和省第十二次党代会、省委十二届二次全会精神,大力弘扬科学家精神,营造“全国科技工作者日”的浓厚节日氛围,5月29日,省科协、省委宣传部、科技厅、省国防科工办、中科院成都分院在成都共同举办第四届四川“最美科技工作者”发布仪式暨5·30“全国科技工作者日”四川启动仪式。省人大常委会副主任王菲、省政府副省长郑
直播|第四届四川“最美科技工作者”发布仪式暨5.30“全国 科技工作者日”四川启动仪式
为深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,贯彻 落实党的二十大精神和省第十二次党代会、省委十二届二次全会 精神,大力弘扬科学家精神,在5.30“全国科技工作者日”之 际,举行第四届四川“最美科技工作者”发布仪式暨5.30“全国 科技工作者日”四川启动仪式,营造浓厚节日氛围,进一步激励广 大科技工作者筑牢信念信心、矢志奋斗拼搏,聚力科技攻关、勇 于创新创造,为我省加快建设具有全国影响力的科技创
第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛将于5月24日~26日在德阳举行
为深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,全面落实习近平总书记关于“三农”工作重要论述和中央关于乡村振兴战略部署,5月24日~26日,由省科协、省委组织部、科技厅、财政厅、人社厅、农业农村厅、省乡村振兴局等16家单位共同主办的第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛将在德阳举行。本届大赛主题为“示范带动共致富 乡村振兴向未来”,来自全省各市(州)在农村创新创业、巩固脱贫攻坚成果、带领乡村振兴
赵晓明:给深海油气田做“CT”
人物名片:赵晓明,西南石油大学教授,地球科学与技术学院党委副书记博士生导师,西南石油大学“深水沉积与油气地质”青年科技创新团队负责人。入选自然资源部高层次科技创新人才工程,自然资源部第七批全国油气督察员,担任中国科协十大代表、中国石油学会油气藏开发地质学组学术委员、四川省石油学会地质勘探专委会副秘书长。四川省学术和技术带头人后备人选、四川省海外高层次留学人才。“如果把深海油气田比作人体,通过我们自
勇当科技创新“追梦人”
科技支撑发展,创新引领未来。为大力弘扬科学家精神,激发广大科技工作者的责任感、荣誉感、自豪感,2022年5月,由泸州市委宣传部、市科协、市科技和人才局共同开展的第二届泸州市“最美科技工作者”评选结果揭晓。先明春、赵静、许德富、李于兴、袁海通、张春祥、陈燕华、姜鲜、钱康亮、蒋坤苹10人获泸州市“最美科技工作者”称号。他们,是科技创新的“追梦人”,也是追梦之人的指路明灯。他们或扎根于基层,或投身于新开
隋立起:推动新能源汽车走进千家万户
隋立起审查项目进度和客户诉求 王春艳 摄 人物名片:隋立起,宜宾丰川动力科技有限公司首席设计师、工程师,长期从事电驱动系统多体动力学仿真、参数辨识、不确定性建模领域的研究和电驱动系统开发工作,所开发的多档位电驱动系统实现了“无冲击”。2022年,被评为宜宾市“最美科技工作者”。一大早,宜宾丰川动力科技有限公司首席设计师隋立起到达公司的第一件事,就是排查各项产品开发的进度和客户诉求,之后就进
学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育工作会议在京召开
4月3日,学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育工作会议在北京召开。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席会议并发表重要讲话。 新华社记者 鞠鹏 摄 新华社北京4月3日电 学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育工作会议3日在北京召开。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席会议并发表重要讲话。他强调,强国建设、民族复兴的宏伟目标令人鼓舞、催人奋进,我们这一代共
直播|第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛半决赛初创组
5月24日—26日,第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛决赛在德阳举行。本届大赛以“示范带动共致富 乡村振兴向未来”为主题,以激发农村乡土人才创新创业热情为核心,以竞赛活动为举措,以项目推介为途径,以成果展示为载体,搭建展示交流、资源对接和项目孵化平台,旨在发现一批在创新创业和乡村振兴方面卓有成效的农村乡土人才,示范引领更多的农村乡土人才成为创业致富的领头人,带动农村经济全面发展
直播|第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛半决赛成长组
5月24日—26日,第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛决赛在德阳举行。本届大赛以“示范带动共致富 乡村振兴向未来”为主题,以激发农村乡土人才创新创业热情为核心,以竞赛活动为举措,以项目推介为途径,以成果展示为载体,搭建展示交流、资源对接和项目孵化平台,旨在发现一批在创新创业和乡村振兴方面卓有成效的农村乡土人才,示范引领更多的农村乡土人才成为创业致富的领头人,带动农村经济全面发展
直播|第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛半决赛成熟组
5月24日—26日,第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛决赛在德阳举行。本届大赛以“示范带动共致富 乡村振兴向未来”为主题,以激发农村乡土人才创新创业热情为核心,以竞赛活动为举措,以项目推介为途径,以成果展示为载体,搭建展示交流、资源对接和项目孵化平台,旨在发现一批在创新创业和乡村振兴方面卓有成效的农村乡土人才,示范引领更多的农村乡土人才成为创业致富的领头人,带动农村经济全面发展
直播|第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛半决赛乡村振兴帮扶重点县及技能技艺组
5月24日—26日,第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛决赛在德阳举行。本届大赛以“示范带动共致富 乡村振兴向未来”为主题,以激发农村乡土人才创新创业热情为核心,以竞赛活动为举措,以项目推介为途径,以成果展示为载体,搭建展示交流、资源对接和项目孵化平台,旨在发现一批在创新创业和乡村振兴方面卓有成效的农村乡土人才,示范引领更多的农村乡土人才成为创业致富的领头人,带动农村经济全面发展
直播|第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛总决赛及颁奖典礼
5月24日—26日,第六届四川省乡村振兴乡土人才创新创业大赛决赛在德阳举行。本届大赛以“示范带动共致富 乡村振兴向未来”为主题,以激发农村乡土人才创新创业热情为核心,以竞赛活动为举措,以项目推介为途径,以成果展示为载体,搭建展示交流、资源对接和项目孵化平台,旨在发现一批在创新创业和乡村振兴方面卓有成效的农村乡土人才,示范引领更多的农村乡土人才成为创业致富的领头人,带动农村经济全面发展

阅读下一篇

关注珍稀动物,华为在四川发起“它,帧帧精彩”手机摄影活动

连日来,在抖音、微博等社交平台,华为P60系列拍摄的成都周边珍稀动物及夜景相关主题美图和视频持续被网友热议,相继登上热榜。憨态可掬的“顶流女明星”大熊猫花花,卧龙自然保护区里珍稀的金丝猴、梅花鹿,灯火阑珊的成都龙泉山夜景……成都的灵动与烟火,被华为P60系列200倍变焦和美轮美奂的夜拍功能展现得淋漓尽致、纤毫毕现。4月8日,华为发起“它,帧帧精彩”影像征集活动,呼吁爱心人士用自己的手机镜头记录下身