质能方程与核能

作者从牛顿第二定律出发,利用爱因斯坦相对论动力学基本方程推导出质能方程。质能方程是制造原子弹和核电站的理论基础。     

话说爱因斯坦质能方程及核能

质能方程是近代物理学中的一个重要规律，也是高考的一个热点，由于教材对质能方程的介绍不多，许多学生试图从物质世界的传统认识角度来理解质能方程，结果产生了许多困惑，本文归纳并解释这些困惑，供同学们参考。     

对爱因斯坦质能方程应讲清的两个问题

爱因斯坦的质能方程E=mc2,表达式极其简单,但它却是近代物理中的一个重要规律,也是历年高考的一个热点.由于教材对质能方程的介绍极少,导致许多学生不能真正理解它的具体涵义.本文针对学生难以理解的两个问题加以解释,以供参考.1质量与能量的关系在理解质能方程时,一部分学生根     

正确理解“质能方程”

在校本研究活动中,有些教师认为,爱因斯坦提出的质能方程是原子物理学中的一个重点,也是高考中的一个热点。但由于教材对质能方程的介绍并不多,当其用经典理论来理解质能方程时,出现了这样的结果：在核反应中有质量亏损,物质消灭;有核能释放,能量增加;在此过程中质量变成能量,质量、能量均不守恒等。其实,这些论点是完全站不住脚的。     

帮学生跳出质能方程理解的误区

质能方程是原子物理中的重要内容，也是高考中的热点问题。但是有的学生由于理解不全面，对此的理解存在一些误区。现将其列出，与大家共同探讨。     

曼哈顿工程——第一颗原子弹的研制

20世纪的伟大科技成果之一是科学家们打开了核能利用的大门.1905年爱因斯坦的质能方程表明,即使是极少的质量也能转换成无比巨大的能量.原子弹就是人类首次利用核能的典范.     

爱因斯坦箱子与质能关系

在一般狭义相对论的文献中推导质能关系，都是根据动量守恒定律分析物体碰撞过程而得出。弗伦奇（A.P．French）虽然根据爱因斯坦箱子导出了质能关系，但没有考虑箱子的反冲及其对辐射的渡越时间和距离的影响。本文考虑了以上情况，推导出了质量关系。     

职业教育赋能新质生产力：理论逻辑、实践堵点与创新路径

新质生产力以惊人的速度成长,为我国科技、教育、经济发展奠定了坚实基础。职业教育作为新质生产力发展的重要支柱,肩负着培养大国工匠的重要使命。职业教育的发展与变革是推进社会现代化的殷实基础和深刻动因。新质人才的培养,尤其是工匠精神层面的新质人才培养,构成了职业教育赋能新质生产力的核心逻辑。因此,改革职业教育,弘扬工匠精神,培育新质职教人才,成为推动职业教育赋能新质生产力的关键要素和重要变量。然而,新一轮科技革命和产业变革加速推进,职业教育赋能新质生产力亟需推动职教传统理念的革新、新质人才的培养及产业体系的升级。遵循职业教育推动中国式现代化建设的内涵要义,以及职业教育强国的历史逻辑、政策逻辑、现实逻辑,从新理念、新智能、新业态三个方面探索职业教育赋能新质生产力的创新路径：一是新理念赋能,确立教育、科技、人才协调发展的“大职教观”;二是新智能赋能,产教融合认证培育新质职教人才;三是新业态赋能,职业教育助力战略性新兴产业和未来产业发展。     

计算氢原子Stark效应能级的简化公式

根据简并态微扰理论和氢原子波函数的性质，得到久期方程中微扰矩阵元的分布规律。导出了任意能级下氢原子一级Stark效应中的久期方程简化后的计算公式。并由此计算了n=5能级的一级Stark效应能量值。     

关于氢原子n=4能级的一级斯塔克效应

根据简并情况下的微扰理论和n=1,2,3对应能级的久期方程,推出n=4状态下氢原子的斯塔克效应中的久期方程,并算出该状态下氢原子在电场中的能级分裂情况。同时,对氢原子的能级分裂规律进行必要的推断。     

关于氢原子体系Schrodinger方程的讨论

通过讨论氢原子体系的特点,将氢原子当作两体问题进行化简,推导出氢原子体系的定态Schrodinger方程.得到:方程中的质量不是电子的质量,也不是原子核的质量,而是系统的折合质量.     

解除氢原子（n=2，3，4）的能级简并

用简并微扰论研究氢原子能量的一级修正,结果表明：适当选择正交非均匀外电场,能够使氢原子的第一、二、三激发态（n=2,3和4）的能级简并同时被完全消除．     

在均匀强磁场中氢原子能级的精细结构

在均匀强磁场中氢原子存在多种相互作用。在不能忽略哈密顿量中的B^2项作用时，应用简并态微扰理论、角动量和球谐函数的性质，得到计算均匀强磁场中氢原子能级的方法。并由此计算了氢原子n=2态的能级精细结构。     

非均匀电场中氢原子的能级和波函数

研究氢原子第二和第三激发态（n=3和4）在正交非均匀电场中的能级和波函数．讨论了能级分裂,绘制了零级近似下氢原子的电子概率角分布图．     

外场中二能级原子牛顿方程佯谬的证明

在二能级原子系统中，考虑外场对原子系统的影响，根据量子理论，容易得到外力与外力贡献的平均加速度方向相反的结论，这与量子牛顿方程相抵触，称之为佯谬。依据量子力学理论，采用微扰论方法，将原子中所有能级均考虑进去，则可证明该系统仍满足量子牛顿方程。     

快速氢原子与原子氦碰撞截面计算

应用量子力学第一玻恩近似和氢原子与氦原子的解析波函数,计算了它们弹性碰撞和各种非弹性碰撞截面。     

镁原子基态能量的计算

在考虑了电子间交换相互作用以及内外壳层电子的不同屏蔽效应的基础上，利用变分原理，计算了镁原子和类镁离子（z=12→17）基态非相对论性能量，计算结果与实验观测值相当接近，误差小于0．3％。