【直播筆記】凝聚態物理

2021-02-08 嚴伯鈞

昨天20:13,我在喜馬拉雅App直播間對《六極物理課》上周更新的【極冷篇】第二章:固體物理進行了在線答疑。今天我為你整理好了直播筆記,便於你對昨晚直播的精華內容進行回顧。




問題1(用戶@@熙dx):電在導線中的傳播速度是不是應該低於光速呢?會有多快呢?對應課程內容:【極冷篇|第二章:固體物理】01 能帶結構


回答:電子有靜止質量,有靜止質量的不可能運動達到光速,因此首先肯定是低於光速的,這基本就是廢話。電場建立的速度是光速,電子速度有10萬米每秒。


問題2(用戶@朱一明):如果晶體中的某個原子獲得了一份能量,這份能量使原子能夠跨越目前所在的能帶,卻又不夠進入下一條能帶,也就是原子的能量處於兩條能帶之間的能隙的狀態,會發生什麼?原子會完全不吸收這些能量,還是會吸收一部分?對應課程內容:【極冷篇|第二章:固體物理】01 能帶結構


問題3(用戶@朱一明):給導體內部施加電場後產生電流後,運動的電子還是原本所在原子的最外層電子嗎?此時要如何理解運動電子的能量狀態呢?對應課程內容:【極冷篇|第二章:固體物理】02 導體、絕緣體、半導體回答:主要是最外層電子,電子的運動狀態是一種平均速度,整體的漂移。問題4(用戶@朱一明):既然材料的磁屬性是溫度、外磁場以及能量最低原理之間的博弈,為什麼某種材料的居裡溫度是一個固定的值?它由鐵磁性轉為順磁性時的溫度難道不應該跟之前添加的外磁場有關嗎?我認為外磁場越強,撤掉磁場後改變物質磁性質的居裡溫度應該越高才對。對應課程內容:【極冷篇|第二章:固體物理】03 固體磁性的統合性研究方式回答:實是有影響的,不同材料擁有磁化曲線,會成為一個曲線四邊形。問題5(用戶@朱一明):一束光打到某種材料表面,如果光的能量不夠被材料吸收,是什麼決定了光最後是被反射還是透射呢?對應課程內容:【極冷篇|第二章:固體物理】04 光子晶體回答:這個問題應該問是什麼決定材料的發射率。其實這裡只有吸收和反射,透射也是吸收後再放出的一種行為。


【極冷篇】第三章講的是凝聚態物理,這個章節的內容總得來說,研究的是那些溫度極低的系統,從理想上它就是絕對零度,我們在做計算的時候,可以讓溫度取極限,算的時候帶著溫度去算,但是最後一步可以溫度取極限趨向於零,看看溫度趨向於零的時候會有什麼神奇的現象。


第三章主要是三個重要的物理學現象

1、超流

2、超導

3、量子霍爾效應


超流其實體現的核心信息是,在溫度極低的情況下,由於熱運動的不確定性大大降低,多粒子系統的量子力學效應開始廣泛地顯現,量子力學的一個特點是,能量的量子化,能量的量子化可以很好地解釋,為什麼會出現超流,仔細地感受那個停車場停車的例子。


超導乍看之前是給超流帶上電就超導了,但是這裡的帶電機制不是那麼簡單的,跟把電子當成胡椒麵撒出去不是一回事。這裡要關注的是如果用費米子造玻色子,聲子的概念非常重要。


量子霍爾效應就更加神奇了,這個裡面要注意的是如何理解電子在材料邊緣的活動。分數量子霍爾效應是電子和電子之間的電磁相互作用很強烈的時候才會導致的現象,分數量子霍爾效應給我們的啟發是很大的,它似乎預示著,人也可以創造自然,它可以出現自然界中似乎本不存在的規律。


如果你是《六極物理課》的用戶,希望你每周都來參加答疑,讓我們在問題的牽引下更深入的了解課程內容。


如果你還沒有聽過《六極物理課》,也歡迎你來收聽我的直播。希望通過每周的直播,滿足你對世界底層運行規律的好奇心。


當然,也歡迎你訂閱我的《六極物理課》,這是一門你一定聽得懂的物理課。



- 不做任何數學計算,並不影響理解深刻的物理學思維


我將與你一起沿著「感知世界的方式」為線索,拆解、重構現有的物理學。其中頭三篇,極快、極大、極重是對宏觀世界的物理學進行介紹。後面的極小、極熱和極冷是對於微觀世界,小到原子內部的物理學進行講解。你將通過150期的「音頻+圖文」視聽學習,在深入淺出的講解與真實的案例分析中,了解世界的來龍去脈,享受思想的樂趣,真正做到認知水平的提升。六極物理交流群來啦,第一時間了解物理界新動向,還有不定期的社群活動福利。微信添加yan_bojun或者掃描下方二維碼,並回覆:六極物理,我將會邀請你入群。歡迎每一位在聽《嚴伯鈞的六極物理課》的你的到來。

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