氫原子的徑向概率密度是怎樣的？锂原子最外層電子的處境竟然與氫原子中的電子類似？6月3日12時，《張朝陽的物理課》第五十九期開播，搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮搜狐視頻直播間，先給網友們複習了氫原子的波函數、主量子數的量子化條件與能級公式，然後演示了如何計算玻爾半徑和與氫原子光譜對應的波長。最後，張朝陽計算了一些特殊情況下的氫原子徑向波函數，分析了電子沿徑向的概率密度分布，并以此為基礎讨論了锂原子的能級。

直播一開始，張朝陽先介紹了氫原子的能量量子化是保證氫原子穩定性的關鍵。對于經典力學中與氫原子類似的系統——行星與太陽組成的系統，它的能量是可以連續變化的。當行星受到外物擾動時，其軌道會發生變化，盡管這個變化非常微小。試想，如果氫原子也遵循經典力學，那麼電子将繞着原子核做橢圓運動，它的能量可以連續地改變，同時氫原子會不斷地與别的原子發生碰撞，這會改變電子的軌迹，從而使得氫原子不穩定。

接着，張朝陽為網友們複習上一次直播課介紹的氫原子能量量子化條件以及能級公式，并使用玻爾半徑估算了基态氫原子的半徑約為0.5埃。随後，他計算了質子與電子結合成n=1與n=2對應的态時釋放出來的光子波長，發現這兩個光子都處于紅外波段。在此基礎上，張朝陽介紹了氫原子的光譜。

最後，張朝陽計算了l=n-1時的徑向波函數表達式，并使用這個表達式計算了電子徑向概率密度取最大值的位置，這個位置到原子核的距離與Z成反比。同時，他還計算了n=2時l分别取0與1對應的徑向波函數，并展示了相應的電子徑向概率密度圖像。對于n=2、l=0的情況，電子徑向概率密度具有兩個峰值，外層的峰值與l=1時的接近，内層的峰值卻很接近原子核。

在此基礎上，張朝陽分析了锂原子的外層電子運動為什麼可以被近似為氫原子中的電子運動來處理，然後借助剛剛介紹的n=2時l分别取0與1所導緻的電子徑向概率密度分布的差異說明锂原子的2s态與2p态的能級是劈裂的。

截至目前，《張朝陽的物理課》已直播五十餘期。從去年11月開啟第一節物理直播課，他先是從經典物理學開始，科普了牛頓運動定律等；而後從經典物理的“兩朵烏雲”說起，向近現代物理過渡，探讨了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。此後逐步進入量子力學領域，從基礎的薛定谔方程等理論内容，到氫原子波函數，再到氣體定容比熱的溫度階梯等更加具體實用的案例。内容豐富、覆蓋廣泛，理論公式由淺入深、繁簡交融。

《張朝陽的物理課》的直播風格獨樹一幟：注重推導，通過一步一步詳盡的數學計算，推導出相關的物理公式，把每個公式從頭到尾拆解得十分清晰。

據了解，《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，網友可以在搜狐視頻“關注流”中搜索“張朝陽”，觀看直播及往期完整視頻回放；關注“張朝陽的物理課”賬号，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”賬号上，閱覽每期物理課程的詳細文章。

除了《張朝陽的物理課》外，在直播方面，搜狐視頻正持續打造知識直播平台，邀請各個科學領域的頭部播主入駐，進行科普知識直播。包括中國運載火箭技術研究院專家錢航，直播講述航空航天事業發展史；北京交通大學理學院教師陳征博士線上開課——“奇趣的科學實驗”；中國科學院基因組學博士、元碼基因創始人田埂講解基因組學與生活的緊密聯系；天體物理博士劉博洋科普“日全食是怎麼産生的”等。未來還将有更多知識播主入駐搜狐視頻，一起互動玩轉科學。

來源：中國青年網

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