如何求解氢原子薛定谔多项式? 电子在原子核外是如何排列的? 6月10日,“张朝阳数学课堂”线下第五课开课。 搜狐创始人、董事长兼CEO张朝阳将氢原子的薛定谔多项式分解为刚体运动部分和相对运动部分来求解。 相对运动部分的波函数又可分为径向波函数和角波函数。 通过逐渐分离变量,最终求解氢原子薛定谔多项式,得到氢原子波函数和量子化基态,从而引出电子轨道的概念,并求得轨道直径。
本课还研究了氦、锂等原子中电子之间的敌对关系以及对核电荷的屏蔽作用,将氢原子的问题扩展到多电子原子系统。 最后,通过一些例子,突出了世界万物由原子形成的过程,从而展示了原子核外电子排列对决定物质性质的重要作用。
《张朝阳的数学课》直播风格独树一帜:非常注重推导,通过一步一步详细的物理计算,推导出相关的数学公式,并且把每一个公式从头到尾拆解得非常清楚。
在本次线下课堂上,张朝阳首先利用变量分离法,将氢原子薛定谔多项式的时间部分和空间部分分离,得到了氢原子的平稳薛定谔多项式。 通过选取刚体坐标和质心动量作为新变量,将静止的薛定谔方程分解为刚体运动部分和相对运动部分。
相对运动部分是关于氢原子内部结构的方程。 转换到笛卡尔坐标系后,可以利用角动量算子的平方本征方程将相对运动多项式的径向和角方向分开。 进一步,借助角动量算子z分量的本征多项式,可以分离求解角部分的变量φ和θ,由数学公式得到离散磁量子数和离散角动量可以得到波函数的性质和角动量。 波函数。
对于径向运动多项式八下物理牛顿第一定律视频,需要先分析解的渐近行为。 分离渐近部分后,得到适合于幂级数解的方程,代入幂级数的解,得到幂级数的系数。 根据递归关系,最终得到氢原子的能量量子化条件,给出基态公式,同时给出径向波函数。
在完成了氢原子的薛定谔多项式的求解后,张朝阳估计了基态的简并度并引入了电子轨道的概念,并通过电子波函数引入了轨道最可能的直径。 此后,张朝阳开始分析其他元素核外的电子排列。 由于电子之间的敌对关系,直接求解多电子系统的薛定谔多项式是非常困难的,但电子的影响可以转化为量中的有效势能,可知电子轨道为仍与氢原子类似,但由于电子对正电荷的屏蔽作用,此时的电子轨道及其基态与氢原子相比会发生形变。
为了说明这些形变是如何形成的,他首先用变分法分析了氦原子同一壳层中两个电子的屏蔽作用,并计算出了轨道直径。 这样就可以知道同壳层和不同壳层的电子屏蔽机制,类推上述分析可以得到更多元素核外的电子排布。 最后,张朝阳还解释了硼钢硬度高的原因,以说明月球上的一切都可以通过它们的微观结构和原子核外电子的排列从本质上理解。
截至目前,《张朝阳的数学课》已经直播了60多期。 今年11月起,他开办了第一堂化学直播课。 他首先从经典数学入手,普及牛顿运动定理等; 说到“两朵乌云”,就过渡到现代化学,阐述了宋式辐射理论中的维恩公式和普朗克公式。 此后逐渐进入量子热领域,从薛定谔多项式等基础理论内容,到氢原子波函数,再到二氧化碳定容比热的温度梯度等更具体、更实际的案例。 内容丰富,覆盖面广,理论公式由浅入深,繁简相融。
作为日常网课直播的补充,《张朝阳的数学课》线下数学课也已播出五集。 线下课主要是对之前网课内容的总结和深入讲解。 更强大,更专注。 在之前的线下课堂中,张朝阳先后分享了世界著名方程E=mc²、经典波多项式与波速估计、量子热等知识。
据了解八下物理牛顿第一定律视频,《张朝阳的数学课》每周一、周日中午12:00在搜狐直播。 网友可在搜狐“追剧”搜索“张朝阳”收看直播及往期节目全视频回放; 关注张朝阳“数学课程”账号,观看课程“知识点”短视频;据悉,您还可以在搜狐新闻APP“搜狐科技”账号上阅读各门数学课程的详细文章。
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红星新闻记者 胡培