量子力学中粒子的概率密度满足守恒方程吗?为什么氢原子有磁矩?移动的粒子如何爬梯子? 4月2日12点,《张朝阳的物理课》第一期上线。
搜狐创始人、董事局主席和CEO张朝阳坐在搜狐视频直播间。
首先,他们介绍了量子力学中概率密度和概率流的定义,并从薛定谔推导出概率。
流量守恒方程。
后来,为了更好地理解这两个新概念,张朝阳计算了氢原子能量本征态对应的概率流,发现当磁量子数不为零时,原子核外的电子会形成环流,这将导致磁矩非零。
他才讨论了自由传播的粒子遇到梯子势场时的行为,发现当粒子能量能够克服梯子的高度时,粒子有一定的概率会爬上梯子并继续前进。
向前传播,也有一定概率粒子会被反弹向后传播。
借助概率流的概念,可以证明量子力学的概率解释在这个过程中是适当和适用的。
直播课上,张朝阳对比了流体力学中的物理流守恒方程和电动力学中的电荷流守恒方程,推导了概率密度和概率流的定义,发现它们是量子力学概率解释的互补部分。
同时,从薛定谔方程出发,可以证明量子力学中也存在一个与经典宏观物理一致的流动守恒方程。
紧接着,为了对概率流有更直观的认识,张朝阳计算了动量本征态、氢原子能量本征态等几种稳态下的概率流。
对于磁量子数不为零的氢原子,张朝阳发现会有环流。
由于此时我们关心的是带电粒子,所以这个循环电流会感应出一个环形电流,然后我们可以计算这个电流产生的磁矩,发现它对应的是氢原子的磁矩,进而可以分裂出氢原子的磁矩。
氢原子的光谱等。
解释该现象。
此外,张朝阳还计算了原本在一维量子系统中自由行进的粒子在遇到阶跃势后的行为。
他发现,如果粒子的能量能够克服梯子,那么粒子就有概率会减速并继续向前传播;但同时,粒子有一定的概率会被梯子偏转并向后传播。
利用概率流的定义,可以证明这个过程满足概率守恒定律,量子力学的概率解释是适当和适用的。
截至目前,《张朝阳的物理课》已直播百余场,内容丰富、覆盖面广。
理论公式由浅入深,传统与简单相结合。
自去年11月开办第一堂物理直播课以来,他首先从经典物理入手,普及牛顿运动定律。
随后他从经典物理学的“两朵乌云”开始,过渡到现代物理学,讨论了黑体辐射。
维恩公式、普朗克公式等理论知识。
此后,他逐渐进入量子力学领域,从薛定谔方程等基础理论内容,到氢原子的波函数,再到定体积气体比热容的温度阶梯,沿途解释了热力学定律。
道路。
然后我们回到经典物理学,推导出飞船的轨迹,估计太阳的结构和性质以及中子星的自转速度,然后解释陀螺仪的进动,计算月球的潮汐高度。
随后他开始引入狭义相对论的四维语言,并逐渐过渡到电磁学。
《张朝阳的物理课》的直播风格独特:以计算物理为特色,重点介绍日常现象,通过一步一步的详细计算和硬核推导来了解自然的基本规律。
据了解,《张朝阳的物理课》将于每周五、周日中午12点在搜狐视频直播。
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除了《张朝阳的物理课》之外,在直播方面,搜狐视频正在持续打造知识直播平台,邀请各科普领域的领军主播在搜狐视频科普大讲堂《神奇的她·三月》中进行科普知识直播。
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