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电子在氢原子中的角度分布是怎样的?《张朝阳的物理课》介绍球谐函数

2022-05-30 09:23

  电子在氢原子中的角度分布用什么函数描述?电子云的图像是什么样的?5月27日12时,《张朝阳的物理课》第五十七期开播,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间,给网友们介绍了量子力学中心力场角向方程的完整解,并在低角动量的情况下计算了这些解的具体函数形式,以此分析了氢原子中电子的角向分布。在直播课程的最后,张朝阳通过一段视频将氢原子中的“电子云”形象地展现出来。

  一开始,张朝阳先给网友们复习了角向方程怎样分离变量,以及在m=0的情况下怎样求解角向方程并得到l的量子化条件。同时,他还简单介绍了谐振子的能量量子化,说明了量子化来源于波函数的边值要求。

  接着,他又介绍了角向方程的完整解。这组解在数学和物理上被称为球谐函数,张朝阳介绍了球谐函数的具体形式,并在l=0,1,2的情况下计算了球谐函数的具体形式,并以此为基础介绍了电子在氢原子中的角度分布。

  最后,为了让网友们获得电子概率密度的直观认识,张朝阳展示了氢原子各个能级、角动量下的电子云图像。所展示的图像结果与这节课所介绍的球谐函数是吻合的。

  截至目前,《张朝阳的物理课》已直播五十余期。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等更加具体实用的案例。内容丰富、覆盖广泛,理论公式由浅入深、繁简交融。

  《张朝阳的物理课》的直播风格独树一帜:注重推导,通过一步一步详尽的数学计算,推导出相关的物理公式,把每个公式从头到尾拆解得十分清晰。

  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。包括中国运载火箭技术研究院专家钱航,直播讲述航空航天事业发展史;北京交通大学理学院教师陈征博士线上开课——“奇趣的科学实验”;中国科学院基因组学博士、元码基因创始人田埂讲解基因组学与生活的紧密联系;天体物理博士刘博洋科普“日全食是怎么产生的”等。未来还将有更多知识播主入驻搜狐视频,一起互动玩转科学。