受扰动的二能级系统如何随时间演化?《张朝阳的物理课》解密拉比振荡

2023-06-05 17:27 李丽 1382 点击

不同表象之间如何相互转换?一个二能级系统在扰动下如何“被迫”演化?什么是拉比振荡?6月4日12时,《张朝阳的物理课》第148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,先带大家复习了如何用线性代数方法处理量子力学中的各种计算,给出了求解矩阵本征值和转化矩阵的具体方法。张朝阳强调,找到能量算符的本征态和对应的本征值是求解含时薛定谔方程的前提。据此,他讨论了一个受扰动的二能级系统如何随时间演化,发现在扰动的作用下,系统向另一个能级跃迁的概率会以一定的周期不断振荡。

在直播课上,张朝阳首先讨论了经典力学和量子力学最根本的差异,以及其带来的在观念上和研究方法上的革新。他指出,在量子力学中,对可观测量的计算比对具体量子态的波函数的细节刻画更为重要。而矩阵力学形式的精髓在于将量子态抽象为希尔伯特空间上的态矢,而后专注于分析本征值及跃迁概率等具体可观测量。

随后,张朝阳回顾了此前利用线性代数方法求解能量算符本征问题的方法,再利用所求得的本征态和本征值讨论了二能级系统在受扰动后的演化。仔细计算后,张朝阳发现,这样一个系统的跃迁概率将以一定的周期不断振荡,振荡的模长、周期和频率直接受扰动的强度调控。这种现象称之为“拉比振荡”,是现代核磁共振技术的物理基础。

此后,张朝阳指出,如果事先已经约定好取某组基矢,或者用术语表达,选取好一个特定的表象。任意的态矢和算符都能被写为矩阵的形式,而量子力学中的计算则对应到线性代数中的矩阵运算。然而,在两组不同的基底或者说不同的表象下,态矢和算符的具体表达形式可以会不一样,它们将通过一个转换矩阵相互联系,相互转化。于是,求解给定算符的本征值和本征态等价于去寻找一个恰当的转换矩阵,使得算符在转换后的新表象下的矩阵表达是被对角化的。紧接着,张朝阳利用这个方法再次求解受扰动的二能级系统能量本征值问题,得到了与上一节课一致的结果。

截至目前,《张朝阳的物理课》已直播一百余期,内容大都从自然界的现象出发,引出基本物理概念,推导基本理论,研算现象后面的根本原因,达到本质的理解。课程中使用较多数学推导展示物理与数学的不可分割,也能帮助读者提升数学水平。

据了解,《张朝阳的物理课》于每周五、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。中山大学物理与天文学院副教授、博士生导师王爽动人讲解《神16背后的中国千年飞天梦》;中国科技大学天体物理博士、中国科普作家协会会员孙正凡生动分享《“载荷专家”来了,科学家太空实验亮点前瞻》;中国科学院国家天文台研究员、《流浪地球2》科学顾问苟利军带来了关于“黑洞的进展研究”的深度解析;赫尔辛基大学博士后,NASA杰克埃迪学者、中国空间科学学会会员张沛锦教你“用大规模天线阵聆听聒噪的太阳大气”……未来将有更多知识播主入驻搜狐视频,一起分享科学乐趣,一窥不同领域的奥秘。

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

啥是“智慧桥梁”?中铁专家登上央视《实验现场》为您揭秘

中国桥梁数量庞大,安全运维养护压力日益加大,以人工检查、经验决策、纠正式养护为特征的传统的桥梁运营管理手段难以满足现实需求,如何才能引入大数据和人工智能技术,最终实现对桥梁安全运营的智慧管理?6月4日,中央电视台科教频道CCTV10《实验现场》栏目推出《桥梁卫士》节目,中国中铁科研院西南院桥梁专家邹春蓉团队受邀对桥梁安全智慧管理进行科普讲解。节目通过多组“室内模型模拟实验”与“室外实桥实验”相结合