利用数值计算方法辅助玻尔兹曼统计下氢原子分子转动案例教学

氢原子分子的转动问题是《热力学统计物理》课程关于玻尔兹曼统计部分的一个典型案例。在教学过程中发现,该案例中公式和文字描述较多,缺少具体图像,且从转动配分函数无法给出解析的内能和热容表达式,对学生的学习和理解造成了困难。本论文将通过数值计算的办法,呈现角动量和配分函数的关系,给出氢原子分子的转动内能和转动热容随温度变化的关系图像。该结果将有助于热力学统计物理课程对应内容的讲授,帮助学生理解和掌握玻尔兹曼统计统计理论。该案例有助于数值计算方法与物理学专业理论课的融合教学,可作为构建物理学专业课课程群的一个突破点。