面对最后一道题时,深呼吸一下,“根据历年的考试模式看,最后一题往往是最大的挑战!”
“在过去往往因为时间紧迫而放弃尝试,但今天情况有所不同——还有两个小时左右可以用来攻克难关!”
他调整好状态准备投入战斗。
仔细读完题目描述。
塞曼发现了在磁场所作用下钠D光线会分裂成三股,而洛仑兹利用经典电动力学解释此现象。
两人因此共同获得了1902年的诺贝尔物理学奖。
假如说某个原子里的游离电子(质量是m,带负电-e)处于向核拉拽的力-mw0^2r影响之下,并且进行频率为w0简谐震荡,进而产生相同圆频率w0辐射;
现将该系统置于均匀磁场环境中,该磁场平行于z轴向上施加且强度为B(此处设定B等于(2m/e)*wL以简化计算);
(1) 选定一种绕着上述磁场旋转的框架参考,使得其中的粒子依然保持上述性质的震动,请在此体系下导出其运动规律的分解表达,并求解方程组;
(2) 采用坐标转换技术将上面求得结果转回初始观测视角;
(3) 指出在无转动参照条件下,原子释放出来的圆形光谱经过外加强磁场的作用之后会裂变成多少条;并且进一步探讨在较弱磁场条件下(wL远远小于w0),相邻两条谱线间的频带宽度差异值。
司常海自言自语,“貌似没有我想象中的复杂,是因为我变强了?抑或是这回的出题官设置得太简单了些?”
随后试着动手试了试。
他写道:“建立一套原点定位于离子中心O,三个轴分别为xyz组成的实验室坐标体系;同时假设有另一体系Ox'y'z'正以速率ω沿着z方向匀速自转......”
他还随手画了个图表说明两者间的关系。
“两个体系共用一条重合于磁场轴线上方的z-z'主轴。”
“我们规定各个分量的方向向量为i, j, k 和 i', j', k'。”
接下来他列出各种力包括复原力(-mw0^2r),洛伦兹力(-ev*B),向心力(-mw*(w*r)),以及科里奥利力(-2mw*v),然后总结了合力F'=...
司常海见状又迅速地填充起来。
此刻心情同做前面那道题一样。
开始时略显盲目乱写,逐渐理清思绪。
写了足足两大张演草纸。
这道题看起来不容易对付,但实际上更多的是繁琐的数值运算,加上应用了电子振荡方程、振幅矢量方法等等一系列相关概念。
整段内容密密麻麻充满了大量的公式。
尽管过程繁复至极,但他仍然成功得解。