如何定量描述顺磁介质的磁化？张朝阳的物理课推导磁化强度公式

　　顺磁介质的磁化强度与什么有关？如何利用玻尔兹曼分布推导磁化强度公式？10月28日12时，《张朝阳的物理课》第九十六期开播，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间，先复习了玻尔兹曼分布公式与角动量量子化的内容，随后利用磁矩的势能公式计算出无轨道角动量的电子在外磁场中的能级。接着利用玻尔兹曼分布推导出磁化强度公式，并在弱场极限下对其展开，之后还将其扩展到任意角动量的情况。
　　课程开始，张朝阳先复习了玻尔兹曼分布的连续形式与量子形式，以及角动量的本征值的取值。接着考虑轨道角动量为0的电子情况，这时总角动量就是自旋角动量，根据磁矩的势能公式，可以计算出电子的能级，并且能级只有两个。能级的能量绝对值相同，但正负号相反，负能级对应磁矩向下，正能级对应磁矩向上。根据玻尔兹曼分布可以进一步求出电子处在每个能级上的概率，同时也给出了磁矩向上与向下的概率。
　　根据磁矩向上与向下的概率，可以计算出平均磁矩，将平均磁矩乘以单位体积内的粒子数，就得到单位体积内的磁矩，即磁化强度。张朝阳将磁化强度公式在弱磁场情况下进行线性展开，得到磁化强度正比于外磁场的形式，并定义玻尔磁子。不过现在的磁化强度公式只适用于无轨道角动量的电子，于是将玻尔磁子前的系数明显写成角动量平方的形式，最终扩展得到一般角动量的磁化强度公式，磁化强度随各种物理量的依赖关系与之前用力矩对顺磁介质的定性分析一致。
　　截至目前，《张朝阳的物理课》已直播九十余期，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。
　　《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。同济大学物理学教授、2022年首届上海科技传播大会科普红人代表吴姥姥带来＂科学漫谈，一起来唠‘科’＂系列科学公开课；曾任剑桥大学霍金高级学者、中科院理论物理博士王一开启物理师生云课堂，探讨《看不见也测不到的神秘＂暗物质＂》；中科院心理所医学心理学博士、中国心理学会科普委员会委员罗静，中国科学科技大学副教授、中国科学技术大学结构生物学博士李旭等带来＂讲给未来的答案＂系列直播，去＂未来＂一探究竟。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。
　　文/金仁甫
　　编辑/范辉