經(jīng)典物理中的黑體輻射公式與量子力學(xué)中的有什么不同,？利用諧振子的能量公式也能推導(dǎo)黑體輻射定律嗎,？6月5日，《張朝陽的物理課》線下第四課開講,，搜狐創(chuàng)始人,、董事局主席兼CEO張朝陽從經(jīng)典諧振子出發(fā)，求解它的運(yùn)動規(guī)律,，得到了能量公式,，并利用這些結(jié)論推導(dǎo)了黑體輻射的經(jīng)典公式——瑞利-金斯公式。繼而分析了瑞利-金斯公式的紫外災(zāi)難問題,，推導(dǎo)了在諧振子能量量子化情況下的黑體輻射公式,。進(jìn)一步地，張朝陽詳細(xì)求解了量子力學(xué)中一維諧振子的能級,，說明了用分立能級推導(dǎo)黑體輻射的合理性,。
《張朝陽的物理課》的直播風(fēng)格獨(dú)樹一幟：注重推導(dǎo)，通過一步一步詳盡的數(shù)學(xué)計算,，推導(dǎo)出相關(guān)的物理公式,，把每個公式從頭到尾拆解得十分清晰。
在本次線下課中,，張朝陽先用牛頓定律求解了諧振子的運(yùn)動,，介紹了復(fù)指數(shù)函數(shù)解法，同時分析經(jīng)典諧振子的能量守恒定律,，推導(dǎo)了能量公式,。接著，通過引入輻射阻尼項(xiàng)推導(dǎo)了帶電諧振子的輻射能量,，并將結(jié)果與以前直播課程的輻射公式作對比求出了輻射阻尼系數(shù),。在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上，張朝陽推導(dǎo)了經(jīng)典諧振子在輻射場下的輻射功率,，結(jié)合以前直播課的結(jié)果,，推導(dǎo)得出了經(jīng)典黑體輻射的瑞利-金斯公式。
張朝陽介紹說,，瑞利-金斯公式存在紫外災(zāi)難的問題,，這個問題表明經(jīng)典黑體輻射的能量密度隨著頻率增大而無限增大，這是不符合真實(shí)情況的,，因此必須修正瑞利-金斯公式,。為此，他考慮了一維諧振子的能量量子化，借助玻爾茲曼分布公式求出了諧振子的熱平均能量,，利用熱平均能量對經(jīng)典的結(jié)果作出修正,，最終成功得到正確的普朗克黑體輻射公式。
隨后,，張朝陽開始求解一維諧振子的薛定諤方程,，求解過程中需要預(yù)先對方程進(jìn)行化簡。諧振子的薛定諤方程不宜直接使用冪級數(shù)解法,，否則會得到一個聯(lián)系三個冪級數(shù)系數(shù)的方程,，這不利于分析解的性質(zhì)。為此,，他先分析漸近行為,，把漸近部分分離出來后得到了一個適合冪級數(shù)解法的方程。代入冪級數(shù)的形式解,，得到冪級數(shù)系數(shù)的遞推關(guān)系,。經(jīng)過對遞推關(guān)系的分析，張朝陽最終求得諧振子的量子化條件,，并給出了能級公式,。這個結(jié)果與前面計算普朗克黑體輻射公式時使用的結(jié)果是一致的。
為每一位熱愛學(xué)習(xí)的人準(zhǔn)備的“能量補(bǔ)給站”首次亮相張朝陽的物理課直播現(xiàn)場,。本次能量補(bǔ)給站匯集了多種口味的雙匯辣嗎,？辣香腸和雙匯帶范青年自加熱米飯系列產(chǎn)品，在課間十分鐘吸引了眾多同學(xué)的關(guān)注,，更有一位同學(xué)受到補(bǔ)給站的啟發(fā),，在接下來的問答環(huán)節(jié)中，提問黑體輻射與雙匯自加熱米飯的熱量消耗問題,，張朝陽現(xiàn)場硬核推導(dǎo)迅速給出答案,，直播間內(nèi)外直呼“這就是學(xué)霸的生活”！
截至目前,，《張朝陽的物理課》已直播六十期,，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(yùn)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等更加具體實(shí)用的案例。內(nèi)容豐富,、覆蓋廣泛,，理論公式由淺入深、繁簡交融,。
作為日常線上直播課的補(bǔ)充形式,，《張朝陽的物理課》線下物理課也已開播了四期，線下課主要是往期線上課程內(nèi)容的總結(jié)與深入探討,，同時，線下課的互動性更強(qiáng),，關(guān)注度更高,。在此前的線下課中，張朝陽在現(xiàn)場陸續(xù)分享了舉世聞名的方程E=mc²,、經(jīng)典波動方程與聲速的計算,、量子力學(xué)等知識。
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(diǎn)”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。包括中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院專家錢航,，直播講述航空航天事業(yè)發(fā)展史,；北京交通大學(xué)理學(xué)院教師陳征博士線上開課——“奇趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)”；中國科學(xué)院基因組學(xué)博士,、元碼基因創(chuàng)始人田埂講解基因組學(xué)與生活的緊密聯(lián)系,；天體物理博士劉博洋科普“日全食是怎么產(chǎn)生的”等。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),。
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