第五百一十五章 光谱
作为名誉校长,李谕只要有机会肯定要给他们上一下课。
起来似乎有点自傲,但放眼当下,在物理学的理论基础层面,真的没有几人能出李谕之右。
李谕以前在国内上过一些课,大都只是讲一些中学内容,如今算是头一次在国内真正讲点大学该讲的东西。
此时的大学上课内容还没有后世那么固定,主要是没有固定的教科书,基本靠教授自己出讲义。所以民国时期对大学老师的水平要求其实挺高,起码不能照本宣科。
李谕有意引导他们了解一些目前最前沿的东西,方便将来出国留学时更快找到研究方向。
现在的学生比较少,所以大班上课会出现多个不同专业学生都来听的情况——谁叫李谕现在科学界的名头那么大,所以李谕有时也不能讲过于深入,但肯定是高深学问的必要基础内容。
只有在物理系上,才能讲点自己的拿手好戏。
李谕今给他们讲的是关于微分方程的内容,这东西在数学和物理上都很重要。讲义自然是李谕手写,然后打印下发的。
“希望你们不要嫌弃我的字体,”李谕,“另外,这种油墨印刷的味道有时我闻着感觉还挺不错。”
谢玉铭:“大部分是英文符号,并没有多少汉字,至少在我看来,英文书法方面李校长已经非常好。”
“多谢赞赏,”李谕笑道,“那我们就开始吧,今我希望让各位开阔一下视野,认识认识目前物理学界在原子物理方面的辉煌进展。”
谢玉铭:“您的意思是,短短几年里,西方又在物理学上有了非常大的突破?”
李谕点点头:“是的,其实现在处于物理学大爆发的一个时间段,我希望你们中有人可以尽快追上这波浪潮。”
谢玉铭:“我看的书上,物理学已经只剩修修补补的工作,是一门非常完备的学科。”
“你看的书已经过时了,”李谕,“不过没关系,我们还来得及。”
李谕在黑板上板书了一会儿,接着:“今讲的东西你会很感兴趣,是最近几年的一项原子领域的光谱学成果,出自德国物理学家斯塔克。值得注意的是,他还运用了量子理论,所以有一定难度。”
李谕要讲的就是四年前斯塔克发现的原子光谱的多普勒效应。
关于斯塔克这个人,稍微介绍几句,他此后也成了“德意志物理学家”,与雷纳德是一路人,都为纳粹效力,是爱因斯坦的死担
但斯塔克在物理学,尤其是实验物理学方面,与雷纳德都是位于第一流的,水平相当高。
从上大学开始,斯塔克只用了三年时间就拿了博士学位。这种速度放在后世几乎不可能,但在目前来,不算什么特别稀奇的事情,普朗克与玻尔兹曼都是二十一岁左右就拿到了博士。
回斯塔磕研究,他用一个非常巧妙的实验论证了几年前困扰物理学界的一个问题:到底是原子发光,还是离子在发光。
现代人肯定一下子就能给出答案:原子、离子都可以发光。
但这个问题在1907年以前,学界并不知道。
斯塔磕思路非常奇妙,就是利用多普勒效应:离子在电场中会有一个速度,如果是离子发光,发光的频率就和离子的速度相关;
而如果是原子发光的话,由于原子是电中性,在电场中不会受力加速,所以发光的频率不会发生变化。
然后根据红移和蓝移现象,就能够得出结论。
斯塔克利用这个原理,设计出实验,发现原子和离子都会发光。
具体的过程真的相当巧妙。
不仅如此,斯塔克还凭借出色的物理直觉发现靠近静态谱线的区域,几乎没有发光现象:越靠近静态谱线,明氢离子速度越。
斯塔克怀疑低速的氢离子不会发光。然后就是关于这一点,斯塔克依靠普朗磕量子理论给出了一个解释。
而一旦涉及到普朗磕量子论,就挺考验数学功底了。
毕竟连普朗克在提到自己的量子论时,都经常成是一种复杂的数学工具。
所以现在李谕讲的东西真的不简单,讲了一会儿,李谕自己都顿住了。
“一定是哪个该死的数学变换,我一下想不起来了,”李谕凝神了片刻,“在座有谁能看出来吗?”
毫无疑问,没有人看得出来。
李谕接着:“那么我们先跳过去,暂时不浪费时间。”
过了没十分钟,李谕在讲解后面内容时突然停了下来,:“我知道怎么回事了!”
——多年后,谢玉铭等上过李谕课程的人都曾赞叹:“虽然他的讨论主题复杂多变,仍能抽出时间反思特殊数学变换的物理实质,其数理根基之深厚,令人惊叹。”
“看,错误在这儿,”李谕指着一些不一致的数据,“物理与数学的联系就是这么奇妙,不仅需要马行空的想象,还要这些非常细致的计算推导。”
谢玉铭呆住了,然后提议:“您需不需要写信给普朗克教授与斯塔克教授,向他们指出这个错误。”
“我们不需要告诉他犯了一个错误,”李谕轻松道,“结果是正确的,但证明错了。我们只需写信告诉他实际证明应当是怎样的。因为重要的是内容,而不是数学。”
谢玉铭抄完李谕的板书:“我想这些内容我要消化好几才能理解。”
李谕:“慢慢研究,它们都是原子物理学的关键内容,今后如果你足够努力,还可以做出新的成果。”
李谕今讲斯塔磕光谱实验,有自己的目。
再过两年,斯塔克就会发现以他名字命名的斯塔克效应。
关于斯塔克效应的解释,此后延伸出了很多版本,众多量子力学的大佬都参与其郑比如玻尔、爱波斯坦、史瓦西、泡利、薛定谔等等。
总之这是个很有挑战性的内容,也是足以在科学界扬名立万的课题。
只是难度有点大。
到了李谕的时代,斯塔克效应与塞曼效应在大学物理专业都不怎么过多提及,基本上是一笔带过,但这两样东西在量子力学史上的重要性并不低。
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起来似乎有点自傲,但放眼当下,在物理学的理论基础层面,真的没有几人能出李谕之右。
李谕以前在国内上过一些课,大都只是讲一些中学内容,如今算是头一次在国内真正讲点大学该讲的东西。
此时的大学上课内容还没有后世那么固定,主要是没有固定的教科书,基本靠教授自己出讲义。所以民国时期对大学老师的水平要求其实挺高,起码不能照本宣科。
李谕有意引导他们了解一些目前最前沿的东西,方便将来出国留学时更快找到研究方向。
现在的学生比较少,所以大班上课会出现多个不同专业学生都来听的情况——谁叫李谕现在科学界的名头那么大,所以李谕有时也不能讲过于深入,但肯定是高深学问的必要基础内容。
只有在物理系上,才能讲点自己的拿手好戏。
李谕今给他们讲的是关于微分方程的内容,这东西在数学和物理上都很重要。讲义自然是李谕手写,然后打印下发的。
“希望你们不要嫌弃我的字体,”李谕,“另外,这种油墨印刷的味道有时我闻着感觉还挺不错。”
谢玉铭:“大部分是英文符号,并没有多少汉字,至少在我看来,英文书法方面李校长已经非常好。”
“多谢赞赏,”李谕笑道,“那我们就开始吧,今我希望让各位开阔一下视野,认识认识目前物理学界在原子物理方面的辉煌进展。”
谢玉铭:“您的意思是,短短几年里,西方又在物理学上有了非常大的突破?”
李谕点点头:“是的,其实现在处于物理学大爆发的一个时间段,我希望你们中有人可以尽快追上这波浪潮。”
谢玉铭:“我看的书上,物理学已经只剩修修补补的工作,是一门非常完备的学科。”
“你看的书已经过时了,”李谕,“不过没关系,我们还来得及。”
李谕在黑板上板书了一会儿,接着:“今讲的东西你会很感兴趣,是最近几年的一项原子领域的光谱学成果,出自德国物理学家斯塔克。值得注意的是,他还运用了量子理论,所以有一定难度。”
李谕要讲的就是四年前斯塔克发现的原子光谱的多普勒效应。
关于斯塔克这个人,稍微介绍几句,他此后也成了“德意志物理学家”,与雷纳德是一路人,都为纳粹效力,是爱因斯坦的死担
但斯塔克在物理学,尤其是实验物理学方面,与雷纳德都是位于第一流的,水平相当高。
从上大学开始,斯塔克只用了三年时间就拿了博士学位。这种速度放在后世几乎不可能,但在目前来,不算什么特别稀奇的事情,普朗克与玻尔兹曼都是二十一岁左右就拿到了博士。
回斯塔磕研究,他用一个非常巧妙的实验论证了几年前困扰物理学界的一个问题:到底是原子发光,还是离子在发光。
现代人肯定一下子就能给出答案:原子、离子都可以发光。
但这个问题在1907年以前,学界并不知道。
斯塔磕思路非常奇妙,就是利用多普勒效应:离子在电场中会有一个速度,如果是离子发光,发光的频率就和离子的速度相关;
而如果是原子发光的话,由于原子是电中性,在电场中不会受力加速,所以发光的频率不会发生变化。
然后根据红移和蓝移现象,就能够得出结论。
斯塔克利用这个原理,设计出实验,发现原子和离子都会发光。
具体的过程真的相当巧妙。
不仅如此,斯塔克还凭借出色的物理直觉发现靠近静态谱线的区域,几乎没有发光现象:越靠近静态谱线,明氢离子速度越。
斯塔克怀疑低速的氢离子不会发光。然后就是关于这一点,斯塔克依靠普朗磕量子理论给出了一个解释。
而一旦涉及到普朗磕量子论,就挺考验数学功底了。
毕竟连普朗克在提到自己的量子论时,都经常成是一种复杂的数学工具。
所以现在李谕讲的东西真的不简单,讲了一会儿,李谕自己都顿住了。
“一定是哪个该死的数学变换,我一下想不起来了,”李谕凝神了片刻,“在座有谁能看出来吗?”
毫无疑问,没有人看得出来。
李谕接着:“那么我们先跳过去,暂时不浪费时间。”
过了没十分钟,李谕在讲解后面内容时突然停了下来,:“我知道怎么回事了!”
——多年后,谢玉铭等上过李谕课程的人都曾赞叹:“虽然他的讨论主题复杂多变,仍能抽出时间反思特殊数学变换的物理实质,其数理根基之深厚,令人惊叹。”
“看,错误在这儿,”李谕指着一些不一致的数据,“物理与数学的联系就是这么奇妙,不仅需要马行空的想象,还要这些非常细致的计算推导。”
谢玉铭呆住了,然后提议:“您需不需要写信给普朗克教授与斯塔克教授,向他们指出这个错误。”
“我们不需要告诉他犯了一个错误,”李谕轻松道,“结果是正确的,但证明错了。我们只需写信告诉他实际证明应当是怎样的。因为重要的是内容,而不是数学。”
谢玉铭抄完李谕的板书:“我想这些内容我要消化好几才能理解。”
李谕:“慢慢研究,它们都是原子物理学的关键内容,今后如果你足够努力,还可以做出新的成果。”
李谕今讲斯塔磕光谱实验,有自己的目。
再过两年,斯塔克就会发现以他名字命名的斯塔克效应。
关于斯塔克效应的解释,此后延伸出了很多版本,众多量子力学的大佬都参与其郑比如玻尔、爱波斯坦、史瓦西、泡利、薛定谔等等。
总之这是个很有挑战性的内容,也是足以在科学界扬名立万的课题。
只是难度有点大。
到了李谕的时代,斯塔克效应与塞曼效应在大学物理专业都不怎么过多提及,基本上是一笔带过,但这两样东西在量子力学史上的重要性并不低。
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