順磁介質(zhì)的磁化強度與什么有關(guān)?如何利用玻爾茲曼分布推導(dǎo)磁化強度公式?10月28日12時,《張朝陽的物理課》第九十六期開播,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間,先復(fù)習(xí)了玻爾茲曼分布公式與角動量量子化的內(nèi)容,隨后利用磁矩的勢能公式計算出無軌道角動量的電子在外磁場中的能級。接著利用玻爾茲曼分布推導(dǎo)出磁化強度公式,并在弱場極限下對其展開,之后還將其擴展到任意角動量的情況。
課程開始,張朝陽先復(fù)習(xí)了玻爾茲曼分布的連續(xù)形式與量子形式,以及角動量的本征值的取值。接著考慮軌道角動量為0的電子情況,這時總角動量就是自旋角動量,根據(jù)磁矩的勢能公式,可以計算出電子的能級,并且能級只有兩個。能級的能量絕對值相同,但正負(fù)號相反,負(fù)能級對應(yīng)磁矩向下,正能級對應(yīng)磁矩向上。根據(jù)玻爾茲曼分布可以進(jìn)一步求出電子處在每個能級上的概率,同時也給出了磁矩向上與向下的概率。
根據(jù)磁矩向上與向下的概率,可以計算出平均磁矩,將平均磁矩乘以單位體積內(nèi)的粒子數(shù),就得到單位體積內(nèi)的磁矩,即磁化強度。張朝陽將磁化強度公式在弱磁場情況下進(jìn)行線性展開,得到磁化強度正比于外磁場的形式,并定義玻爾磁子。不過現(xiàn)在的磁化強度公式只適用于無軌道角動量的電子,于是將玻爾磁子前的系數(shù)明顯寫成角動量平方的形式,最終擴展得到一般角動量的磁化強度公式,磁化強度隨各種物理量的依賴關(guān)系與之前用力矩對順磁介質(zhì)的定性分析一致。
截至目前,《張朝陽的物理課》已直播九十余期,內(nèi)容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡交融。從去年11月開啟第一節(jié)物理直播課,他先是從經(jīng)典物理學(xué)開始,科普了牛頓運動定律等;而后從經(jīng)典物理的“兩朵烏云”說起,向近現(xiàn)代物理過渡,探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。
此后逐步進(jìn)入量子力學(xué)領(lǐng)域,從基礎(chǔ)的薛定諤方程等理論內(nèi)容,到氫原子波函數(shù),再到氣體定容比熱的溫度階梯,并順勢講解了熱力學(xué)定律。接著回到了經(jīng)典物理,推導(dǎo)出飛船運行軌跡,估算太陽的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以及中子星的自轉(zhuǎn)速度,隨后講解了陀螺的進(jìn)動,還計算出月球的潮汐高度。緊接著開始介紹狹義相對論的四維語言,并逐步過渡到了電磁學(xué)。
《張朝陽的物理課》的直播風(fēng)格獨樹一幟:以演算物理為特色,注重從日?,F(xiàn)象引入,通過一步一步詳盡計算和硬核推導(dǎo),理解自然界的基本規(guī)律。
據(jù)了解,《張朝陽的物理課》于每周周五、周日中午12時在搜狐視頻直播,網(wǎng)友可以在搜狐視頻“關(guān)注流”中搜索“張朝陽”,觀看直播及往期完整視頻回放;關(guān)注“張朝陽的物理課”賬號,查看課程中的“知識點”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號上,閱覽每期物理課程的詳細(xì)文章。
除了《張朝陽的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續(xù)打造知識直播平臺,邀請各個科學(xué)領(lǐng)域的頭部播主入駐,進(jìn)行科普知識直播。同濟(jì)大學(xué)物理學(xué)教授、2022年首屆上??萍紓鞑ゴ髸破占t人代表吳姥姥帶來“科學(xué)漫談,一起來嘮‘科’”系列科學(xué)公開課;曾任劍橋大學(xué)霍金高級學(xué)者、中科院理論物理博士王一開啟物理師生云課堂,探討《看不見也測不到的神秘“暗物質(zhì)”》;中科院心理所醫(yī)學(xué)心理學(xué)博士、中國心理學(xué)會科普委員會委員羅靜,中國科學(xué)科技大學(xué)副教授、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)博士李旭等帶來“講給未來的答案”系列直播,去“未來”一探究竟。未來還將有更多知識播主入駐搜狐視頻,一起互動玩轉(zhuǎn)科學(xué)。