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不确定性原理和傅里叶变换有关?如何利用氢原子波函数验证不确定性原理?5月8日中午12时,《张朝阳的物理课》第五十二期开播,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳承接上一次线下课程内容,介绍了如何基于氢原子波函数验证测不准关系,并深入探讨了波函数在动量空间下的展开,借此解释了不确定性原理与傅里叶变换的关系。
直播伊始,张朝阳对上一节线下课的一个互动问题进行了更深入的分析,如何验证氢原子基态波函数满足测不准关系?张朝阳借助基态波函数满足能量本征矢的性质求出了能量算符的平均值,使用基态波函数的具体形式求出基态下的势能均值,然后利用能量算符等于动能算符与势能之和这个性质,得到动能的均值。在动能均值的基础上,张朝阳得到了动量地不确定度。进一步,他用玻尔半径估算位置的不确定度,最终验证了氢原子基态波函数满足不确定性原理。
接着,他介绍了位置波函数在动量空间下的展开。相比于上一次线下课程,这一次直播他更详细地介绍了动量本征函数的形式以及如何正交化,最终表明位置波函数在动量空间的展开相当于进行傅里叶变换,利用傅里叶积分性质,定性地说明了不确定性原理为什么会成立。
(张朝阳解释不确定性原理和傅里叶变换的联系)
最后,张朝阳和网友们进行了互动,解答了网友们的疑问,包括为什么氢原子会处于能量本征态,以及人们为什么总是关心能量本征态等一系列有趣问题。
截至目前,《张朝阳的物理课》已直播五十余期,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,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。(小柯)