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量子隧穿效应是怎样的?《张朝阳的物理课》计算方势垒隧穿概率

4月14日12时,《张朝阳的物理课》第一百三十七期开播,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间,先定性地介绍了原子核模型,并从强力、库仑力的互相抗衡出发解释了原子核的稳定性以及为什么原子核会衰变出氦核等问题。
发布时间:2023-04-17 11:49 来源: 作者:

什么是α衰变?α衰变会怎么影响人的身体?为什么在量子力学中粒子可以穿过势垒?怎么计算隧穿概率?4月14日12时,《张朝阳的物理课》第一百三十七期开播,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间,先定性地介绍了原子核模型,并从强力、库仑力的互相抗衡出发解释了原子核的稳定性以及为什么原子核会衰变出氦核等问题。定性介绍完原子核相关的内容之后,张朝阳转而计算了具有特定动量、能量的粒子在方形势垒上的隧穿概率。

课程开始,张朝阳给网友们介绍了什么是α衰变以及α衰变对身体健康的影响,其中特别提到了氡气被人呼吸进肺里后发生α衰变可能会诱发肺癌,因此张朝阳建议大家要经常打开家里的窗户,给室内环境通风换气,降低氡气浓度。然后,张朝阳通过简单的原子核模型介绍了为什么核子数多了之后原子核会变得不稳定,同时也定性地介绍了为什么衰变出来的轻核素在绝大多数情况下都是氦核。

接着,张朝阳为了给下一次直播课做准备,介绍起了具有特定动量、能量的粒子在撞向方形势垒后的隧穿效应,并根据波函数及其导数的连续性条件求出了不同区域之间的波函数系数的关系,借助这些关系并使用概率流密度公式,张朝阳成功得到了粒子的隧穿概率,为下一节课分析α衰变打好了地基。

截至目前,《张朝阳的物理课》已直播一百余期,内容丰富、覆盖广泛,理论公式由浅入深、繁简交融。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,并顺势讲解了热力学定律。接着回到了经典物理,推导出飞船运行轨迹,估算太阳的结构与性质以及中子星的自转速度。

随后讲解了陀螺的进动,还计算出月球的潮汐高度。紧接着开始介绍狭义相对论的四维语言,并逐步过渡到了电磁学。之后从阿基米德的浮力定律开始,讲解流体力学最重要的NS方程,以及流体力学在生活中的应用。最近又由热传导方程解释了生活中热量的传递。

《张朝阳的物理课》的直播风格独树一帜:以演算物理为特色,注重从日常现象引入,通过一步一步详尽计算和硬核推导,理解自然界的基本规律。

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。在搜狐视频科学演讲局“了不起的她·三八节特别版”主题演讲中,中国科学院空天信息创新研究院导航系统部副主任、中国科学院导航总体部副总工程师徐颖带你探究“北斗导航系统是怎么影响我们日常生活的”;浙江大学化学系博士后、蛟龙号首位大洋深潜女科学家、自然资源部第二海洋研究所副研究员唐立梅教你“透过岩石看地球”;华中师范大学生命科学学院教授、湖北卫视《我说国家安全》嘉宾李睿讲解“从海洋到陆地,微塑料如何影响你我他?”;科幻作家、童行书院创始人、世界科幻雨果奖得主郝景芳分享“如何做好下一代的科学启蒙?”……未来将有更多知识主播入驻搜狐视频,一同玩转科学,探索不同领域。

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