电子在氢原子中的角度分布是怎样的？《张朝阳的物理课》介绍球谐函数

 

电子在氢原子中的角度分布用什么函数描述？电子云的图像是什么样的？5 月 27 日 12 时，《张朝阳的物理课》第五十七期开播，搜狐创始人、董事局主席兼 CEO 张朝阳坐镇搜狐视频直播间，给网友们介绍了量子力学中心力场角向方程的完整解，并在低角动量的情况下计算了这些解的具体函数形式，以此分析了氢原子中电子的角向分布。在直播课程的最后，张朝阳通过一段视频将氢原子中的「电子云」形象地展现出来。

一开始，张朝阳先给网友们复习了角向方程怎样分离变量，以及在 m=0 的情况下怎样求解角向方程并得到 l 的量子化条件。同时，他还简单介绍了谐振子的能量量子化，说明了量子化来源于波函数的边值要求。

接着，他又介绍了角向方程的完整解。这组解在数学和物理上被称为球谐函数，张朝阳介绍了球谐函数的具体形式，并在 l=0,1,2 的情况下计算了球谐函数的具体形式，并以此为基础介绍了电子在氢原子中的角度分布。

最后，为了让网友们获得电子概率密度的直观认识，张朝阳展示了氢原子各个能级、角动量下的电子云图像。所展示的图像结果与这节课所介绍的球谐函数是吻合的。

截至目前，《张朝阳的物理课》已直播五十余期。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等更加具体实用的案例。内容丰富、覆盖广泛，理论公式由浅入深、繁简交融。

《张朝阳的物理课》的直播风格独树一帜：注重推导，通过一步一步详尽的数学计算，推导出相关的物理公式，把每个公式从头到尾拆解得十分清晰。

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。包括中国运载火箭技术研究院专家钱航，直播讲述航空航天事业发展史；北京交通大学理学院教师陈征博士线上开课——「奇趣的科学实验」；中国科学院基因组学博士、元码基因创始人田埂讲解基因组学与生活的紧密联系；天体物理博士刘博洋科普「日全食是怎么产生的」等。未来还将有更多知识播主入驻搜狐视频，一起互动玩转科学。