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精细结构常数量子电动力学的基石

  我们今天讲讲 精细结构常数α ,它像 欧拉常数γ 一样,是美丽的自然之石里藏着的 金子 。就是这样一个小小的结构常数奠定了 量子电动力学 的基石。
  1664年, 牛顿发现一束细小的太阳光在通过三棱镜后会分解成像彩虹那用的连续光带。 牛顿把这种 彩色的光带称 作 光谱 。
  有了光谱的概念,我们不得不提到 氢原子光谱, 该光谱中的最强的一条谱线是 1853 年由瑞典物理学家 埃斯特朗 ( Anders Jonas Angstrom ) 探测出来的 。他是关于 热传导 和 光谱学 方面的专家。
  此后, 人们在 星体 的光谱中观测到了更多的 氢原子谱线 。 1885 年, 从事 天文测量 的瑞士数学家和物理学家 巴耳末 ( Johann Jako b Balmer) 找到一个经验公式来说明已知的氢原子谱线,此后,人们便把这一组线称为 巴耳末系。
  B是一个常数,其值为3.6456 10-7m,n为 氢原子 的 能级。
  1889 年,瑞典光谱学家 里德  ( Johannes Robert Ry dberg,) 发现了许多元素的线状光谱系, 其中最为明显的为 氢 和 碱金属原子 的光谱 ,它们也都能满足一个简单的公式,叫里德公式:
  R是里德(Rydberg)常数,其值为1.0973731569 107 /m
  1891 年,  阿尔伯特.麦克尔孙 ( Albert M ichelson ) 通过更精确的实验发现: 原子光谱的每一条谱线,实际上是由两条或多条靠得很近的谱线组成的  。这种细微的结构 称为 光谱线的 精细结构  :
  迈克耳孙干涉仪:
  光谱精细结构谜团重重,第一个对氢原子光谱作出成功解释的丹麦物理学家是尼尔斯·玻尔 (Niels.Bohr),他于1913年发表了 氢原子的物理模型 ,玻尔的模型为 量子力学 奠定了基础,他因此而获得了 诺贝尔物理学奖。
  此后, 索末斐 (Arnold.Sommerfeld)对玻尔的氢原子模型做了几方面的 改进 和推广。
  索末斐 认为:
  原子核的质量并非无穷大,应取有限值。 所以电子并不是绕静止的原子核转动,而应该是原子核和电子绕着它们的共同质心转动。其次, 电子绕核运行的轨道与行星绕日运行的轨道相似,不必是一个正圆,也可以是椭圆。
  最后,因为核外电子的运动速度很快,有必要考虑 质量随速度 变化的 相对论效应 。
  在经过这样改进之后,索末斐发现 电子的轨道能级除了跟原来玻尔模型中的轨道主量子数n有关外,还跟另一个角量子数l有关。这些具有相同主量子数但不同角量子数的轨道之间的能级有一个微小的差别。
  索末斐认为,正是这个微小的差别造成了原子光谱的精细结构。这一点,被随后对氦离子光谱的 精确测定 所证实。
  在索末斐模型中,不同角量子数的轨道之间的能级差正比于某个无量纲常数的平方 。根据玻尔模型,很容易推算出基态轨道上电子的速度。在氢原子基态轨道上电子的速度与与光速之比,正是 精细结构常数的公式:
  式中电子的电荷量为e,为真空介电常数,h为普朗克常数,c为光速。
  因为它首先由 索末斐在解释原子光谱的精细结构 时出现,所以这个常数也被称为 索末斐精细结构常数。
  精细结构常数有什么意义呢?
  狄拉克(Paul Dirac),将 量子波动学 与 相对论 相结合起来,提出了 电子的相对论性量子力学方程———狄拉克方程 。 狄拉克方程不但更好地解释了光谱的精细结构 ———认为它是电子的 自旋磁矩 与 电子 绕 核 运行形成的 磁场 耦合的结果,而且还成功地 预言 了 正电子的存在 。

机器人使用过程中的安全问题调整,操作,保存等过程中的安全预防措施1)操作人员必须穿着工作服,安全帽,安全鞋等。2)接通电源时,请确保机器人的操作范围内没有人员。3)在进入机器人的工作范围之前,必须切断电源。酒精对人体毫无用处,为何人类还要进化出喝酒的能力笔者菲君酒精这东西,对各种动物都有一定的诱惑力,在动物界中就有一种嗜酒如命的生物,名为笔尾树鼩,这种平均体重不到50克的生物生活在马来西亚热带雨林中,每天以酒为食,但仍然能保持清醒向松祚事态严重超预期,中国恐怕要做更坏的打算向松祚作者向松祚(中国农业银行首席经济学家)来源功夫财经01恐怕要做更坏的打算虽然事态发展已经超出不少人的预期,但我想我们恐怕还要做更坏的打算。也就是说,如果美国在芯片领域之外,在东京奥运冠军那些被领养的中国女孩们作者中生来源清北交校友研究这届奥运会,有许多外国选手的华裔面孔引起了中国观众的关注。这其中有三名华裔,都是出生于中国后被外国父母收养的弃婴。16岁美国体操运动员摩根霍尔德,15岁美再这么玩下去,中国的科研就真没戏了(注本文原系某国家级科研机构负责人的自述,由知识分子新媒体平台专栏作者李晗冰整理,在作者看来,中国科研表面上看起来一片繁荣,实际深藏危机,如果继续跟班式搞科研,中国科研就没戏了。究911之后的美国与中国华人幸存者二十年,家与国(思进注其中谈我的部分内容中的一些细节不太准确,请参阅心机绝情华尔街(第一部))撰文记者毛晨钰杨建伟来源Vista看天下2021。09。07总第534期911后的二十年,也是全球化强势美国面面观美式文化软实力无远弗届魅力源自价值观(思进注最近,各类美国衰败了的文章很多,有些分析是事实的陈述逻辑自洽不过,有些判断则可能失之偏颇(如最近因涉非法吸储被捕某财经大V的一系列文章)。恰好我和庞忠甲先生在10年前合著的房地产,房地产不要在压路机前捡硬币作者陈志龙来源秦朔朋友圈几年前,诺贝尔经济学奖获得者史蒂芬罗奇在他的失衡后危机时代的再平衡一书中说,房地产迷幻了一代美国人,诱惑了许多国家,其中也包括中国。美国的问题未来可能会发生全民免费医疗遭辱骂,究竟得罪了谁?作者知灼来源聪明壹休哥转自新顶尖悦读如火如荼的三月盛会。雷人雷语不少,但指向民生让人称道的也不少。全国政协委员北京中医药大学教授张其成在提案中提到,再次呼吁尽快实施全民免费医疗。因深圳最后一个P2P大佬被抓,4500亿平台轰然倒塌作者江湖大大来源大江湖解局一1989年,20岁的周世平,进了老家南通的一家工厂上班。他高中毕业之后,就早早地出来谋生。那时候的工资极低,一天累死活干下来,只有不到40元的收入。有一中国华融是怎么亏掉1029亿的作者栗壳儿来源不良资产头条转自华尔街俱乐部8月18日晚间,中国华融在港交所公告称,预计2020年亏损1029。03亿元,同时宣布与中信中保中国人寿信达远洋资本五大战投签署投资框架协
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