一種神奇材料無視普朗克定律的限制 加熱時表現出類似LED光
2020-11-26 前瞻網一種神奇材料無視普朗克定律的限制 加熱時表現出類似LED光
都在用的報告小程序
寫文章、做研究、查資料【必備】
圖片來源：Rensselaer Polytechnic Institute
宇宙中會有一種新的光嗎？自19世紀後期以來，科學家們已經知曉，當加熱時，所有物質都會發出可預測波長範圍內的光。而3月23日發表在《自然科學報告》上的一項研究提出了一種材料，這種材料在加熱時發出的光似乎超過了自然法則設定的限度。
1900年，馬克斯·普朗克首次用數學方法描述了輻射模式，並以能量只能存在於離散值的假設開創了量子時代。就像壁爐裡的撥火棍會發出熾熱的紅光一樣，不斷增加的熱量會導致所有材料發出更強的輻射，隨著熱量的增加，發射光譜的峰值會轉換為更短的波長。根據普朗克定律，沒有什麼能比完全吸收能量的假想物體，即所謂的「黑體」，釋放出更多的輻射。
這一新材料由倫斯勒理工學院的物理學教授Shawn Yu Lin發現，無視普朗克定律的限制，發出雷射或發光二極體產生的類似相干光， 但不需要昂貴的結構來產生受激發射的這些技術。
除了發表在《自然科學報告》上的光譜學研究外，Shawn Yu Lin還在《IEEE光子學雜誌》上發表了一項成像研究。兩者都顯示出約1.7微米的輻射峰值，這是電磁光譜的近紅外部分。
「這兩篇論文提供了『超普朗克』輻射在遠場存在的最有說服力的證據。」 Shawn Yu Lin說，「這並不違反普朗克定律。這是一種產生熱發射的新方法，一個新的基本原理。這種材料，以及它所代表的方法，開闢了一條實現超高強度、可調的Led類紅外發射器的新途徑，可用於熱光電和高效能源應用。」
在這一研究中，Shawn Yu Lin建立了一個三維鎢光子晶體——一種可以控制光子特性的材料——有六個偏置層，結構類似於鑽石晶體，頂部有一個光學腔，進一步細化了光線。光子晶體將材料發出的光譜縮小到大約1微米。光學腔繼續將能量壓縮到大約0.07微米的範圍內。
自從Shawn Yu Lin在2002年創造了第一個全金屬光子晶體以來，他已經為進一步研究努力了17年，這兩篇論文代表了他所進行的最嚴格的測試。
「在實驗上，這是非常可靠的，作為一個實驗主義者，我堅持我的數據。從理論的角度來看，還沒有人有理論能完全解釋我的發現。」
在成像和光譜學研究中，Shawn Yu Lin將他的樣品和黑體控制——在材料上垂直排列的納米管塗層——並排放在一片矽襯底上，消除了樣品測試和控制之間可能會影響結果的變化的可能性。在一個實驗真空室中，樣品和對照品被加熱到600開爾文，大約620華氏度。
在《自然科學報告》中，Shawn Yu Lin介紹了隨著紅外光譜儀的孔徑從充滿黑體的視圖移動到其中一種材料而在五個位置進行的光譜分析。 在1.7微米處出現峰值發射，強度是黑體參考的8倍。
IEEE光子學雜誌的論文展示了用近紅外常規電荷耦合裝置拍攝的圖像，這是一種能夠捕捉材料預期輻射發射的照相機。
最近的一項無關的研究表明，在距樣品不到2個熱波長的處也有類似的影響，但是當從30釐米的距離（約200,000個波長）處測量時，Shawn Yu Lin的材料是第一種顯示超普朗克輻射的材料，結果顯示了光從材料表面完全逸出。
雖然理論不能完全解釋這種效應，但Shawn Yu Lin假設光子晶體層之間的偏移使得光可以從晶體內部的許多空間中發射出來。發射出的光在晶體結構的範圍內來回反射，這就改變了光的性質，使其傳播到表面以滿足光學腔的需要。
「我們相信光線來自晶體內部，但晶體內部有很多平面，很多表面充當振蕩器，有很多刺激，所以它的表現幾乎像人造雷射材料。」 Shawn Yu Lin說，「這不是一個常規的表面。」
新材料可用於應用程式(如能量收穫，軍事紅外線對象跟蹤和識別、生產效率高在紅外光學來源由廢熱或當地加熱器，研究需要環境和大氣和化學在紅外光譜,和在光學物理般的熱排放國。
這種新材料可用於許多領域，例如能量收集，基於軍事紅外線的物體跟蹤和識別，在由廢熱或本地加熱器驅動的紅外線中產生高效光源，需要紅外線的環境、大氣和化學光譜學的研究等。
原文來源：https://phys.org/news/2020-03-advanced-super-planckian-material-led-like.html
本文來源前瞻網，轉載請註明來源。本文內容僅代表作者個人觀點，本站只提供參考並不構成任何投資及應用建議。（若存在內容、版權或其它問題，請聯繫：service@qianzhan.com） 品牌合作與廣告投放請聯繫：0755-33015062 或 hezuo@qianzhan.com
相關焦點
-
宇宙中一種新的光?「超普朗克」材料發出的光超過了規律的極限
宇宙中會有新的光嗎？自19世紀末以來，科學家們已經認識到，當受熱時，所有材料都會以可預測的波長譜發出光。如今，研究展示了一種材料，這種材料加熱時發射的光，似乎超出了自然法則規定的限度。1900年，馬克斯·普朗克首先在數學上描述了一種輻射模式，並假定能量只能以離散價值存在，從而進入了量子時代。就像壁爐撥火棍發出的紅熱一樣，熱量的增加導致所有材料發出更強烈的輻射，隨著熱量上升，發射光譜峰值轉移到更長的波長。根據普朗克定律，沒有什麼比完全吸收能量的假想物體放射出更多的輻射，也就是所謂的「黑體」。 -
宇宙中會有一種新的光嗎?超普朗克輻射光,終於被製造出來!
宇宙中會有一種新的光嗎？自19世紀末以來，科學家們已經了解到，當加熱時，所有物質材料都會以可預測的波長光譜發出光。現在發表在自然《科學報告》期刊上的一項研究提出了一種材料，它在受熱時會發光，但似乎超過了自然規律設定的限制。 -
宇宙中會有新的光存在嗎？超普朗克輻射光，終於被製造出來！
文章來自：（www.bokeyuan.net）宇宙中會有一種新的光嗎？自19世紀末以來，科學家們已經了解到，當加熱時，所有物質材料都會以可預測的波長光譜發出光。現在發表在自然《科學報告》期刊上的一項研究提出了一種材料，它在受熱時會發光，但似乎超過了自然規律設定的限制。 -
物理學家發現超越黑體輻射極限的材料
自19世紀末以來，我們知道所有材料在加熱時都會發出可預測波長範圍內的光。據外媒報導，近日美國倫斯勒理工學院的物理學家Shawn-Yu Lin在《自然科學報告》期刊上發表了一篇新論文稱，科學家現在發現一種材料，它受熱的發光強度似乎超越了黑體輻射極限。19世紀初，德國物理學家馬克斯普朗克曾使用數學方法描述輻射定律，並假設能量只能以離散值存在，進而進入量子時代，馬克斯也被冠為量子力學創始人。 -
光導師時間:紅外線加熱的熱輻射定律
2020-08-05 23:57:12 來源: Longpro光導師 舉報 -
華裔科學家挑戰普朗克定律
「普朗克定律」使物理學的基本觀念發生了根本性改變，成為現代物理學的基本定律之一，普朗克本人則獲得了１９１８年諾貝爾物理學獎的榮譽。 「極近」是多近 普朗克曾謹慎地預言：該定律適用於絕大多數情況，但在微觀尺度下物體間的距離極近時，可能並不成立。 -
從普朗克黑體輻射定律到真正的黑
關鍵詞：色彩學；黑體輻射；維恩Wien定律；瑞利-金斯Rayleigh-Jeans公式；量子力學；普朗克黑體輻射公式。引言本文的目的在於為物理學專業學生普及色彩學知識及建立色彩學與自己知識體系的聯繫；為非專業學生提供一些量子力學歷史故事和基本色彩原理。 -
科學家發現新光,超出目前我們對光的認知
宇宙中會有新的光嗎？自19世紀末以來，科學家們已經了解到，加熱時，所有材料都會發出可預測波長範圍內的光。今天發表在《 自然科學 報告》上的研究 提出了一種材料，該材料在受熱時會發光，看起來似乎超過了該自然法則所設定的極限。 -
違抗物理定律：你可能未曾聽過的5個看似違抗物理定律的材料發明
納米和智能材料風靡一時。而最近，材料科學家們已經能夠創造出不少令人驚嘆的新型材料。當然，這些材料似乎只是在違抗物理定律，而不是破壞或違反了物理定律。這是因為我們只能在物理定律的範圍內創造任何東西。然而，一些神奇的材料確實改變了我們對材料的物理和性質的看法。在今天的文章裡邊，小編就要為你介紹，你可能未曾聽過的5個看似違抗物理定律的材料發明。 -
違抗物理定律:你可能未曾聽過的5個看似違抗物理定律的材料發明
納米和智能材料風靡一時。而最近，材料科學家們已經能夠創造出不少令人驚嘆的新型材料。當然，這些材料似乎只是在違抗物理定律，而不是破壞或違反了物理定律。這是因為我們只能在物理定律的範圍內創造任何東西。然而，一些神奇的材料確實改變了我們對材料的物理和性質的看法。 -
新的理論把普朗克金屬和黑洞聯繫起來
當物理學家考慮金屬的電阻時，他們通常認為它是由於電子散射金屬中的雜質或晶格而使載流電子的流動中斷或退化而產生的。 帕特爾在接受Phys.org網站採訪時表示:「德魯德在1900年提出的這幅圖，給出了一個電阻方程，根據電子在連續碰撞之間自由移動的時間來計算。」 -
揭示宇宙奧秘的13個常數(八)---普朗克常數
我們不會將自己視為輻射體，但實際上我們的確是：人類的體溫大概在310開爾文（約37攝氏度）左右，我們身體所發射的大部分熱量都是紅外線，因而通過紅外線感應器可以在黑屋子裡探測到人的存在。然而，一個熱體所輻射出的所有能量並非只呈現為某種顏色。我們所看到的顏色只是熱體輻射出的主要波長所對應的顏色，實際上每一個物體，從液氦到最熱的恆星，它們都輻射出不同波長的能量。 -
【科普向】什麼是普朗克常數?
當物體與環境達到熱平衡時，電磁波的淨吸收量與淨輻射量相等，這樣使物體的內能保持不變。假設有一種材料對電磁波完全吸收，不發生反射，那麼淨輻射量就等於熱輻射量，也就等於環境中照射到物體表面的電磁波強度。根據熱力學中的細緻平衡原理，這種熱輻射與環境電磁場的平衡在每一個波段上都成立，因此存在一個電磁波譜，它表徵了某一溫度下熱平衡體系的電磁輻射強度隨波長（頻率）的函數關係。 -
張田勘:笹井芳樹自殺與普朗克定律
(8月6日環球網) 笹井芳樹的自殺是因為涉及小保方晴子的ST A P(刺激觸發多能性獲得細胞)論文造假，因此有評論認為，笹井芳樹的自殺是一種有擔當和知恥後勇的行為。然而，實際情況可能並非如此簡單，而是有更多的複雜原因。從笹井芳樹的遺囑也能獲得一些蛛絲馬跡。遺書說，「不是你(小保方晴子)的錯。一定要讓ST A P細胞重現。」 -
物體熱輻射的規律,普朗克常數,普朗克常數
普朗克對於這一問題的研究已有 6 個年頭了，今天他將公布自己關於熱輻射規律的最新研究結果。普朗克首先報告了他在兩個月前發現的輻射定律，這一定律與最新的實驗結果精確符合（後來人們稱此定律為普朗克定律）。然後，普朗克指出，為了推導出這一定律，必須假設在光波的發射和吸收過程中，物體的能量變化是不連續的，或者說，物體通過分立的跳躍非連續地改變它們的能量，能量值只能取某個最小能量元的整數倍。 -
軌道光研究促光捕獲材料新應用
最近，美國加利福尼亞大學聖地牙哥分校科學家詳細闡述了被捕獲的光在納米晶體內的表現。相關論文發表在《納米快報》上。 據物理學家組織網近日報導，該校物理學教授麥可·福格勒和同事去年證明了光可以存儲在一種叫做六方氮化硼的納米晶體顆粒內。在六方氮化硼晶體中，硼原子和氮原子形成六邊形的層狀晶格，能以一種不尋常的方式彎曲電磁能量。 -
利用普朗克定律及能級布局理論求得太陽表面溫度
已知電磁輻射頻率γ和波長λ滿足換算公式：λγ=c ①其中c為光速（c=2.99792458×10^5 km/s）黑體輻射能譜由普朗克在1901年用量子論導出，故稱「普朗克定律」，其表述為普朗克函數式中Bλ是波長λ處的輻射強度，h是普朗克常量（h=6.62607015×10^-34 J/s），k是玻爾茲曼常量（k=1.38 -
科普︱紅外測溫和黑體輻射定律
他將太陽光用三稜鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，以測量各種光的加熱效應。結果發現，位於紅光外側的溫度計升溫最快。因此得到結論：太陽光譜中，紅光的外側必定存在看不見的光線，沉默幾億年，紅外線終於閃亮登場。19世紀末，人們認識到熱輻射和光輻射都是電磁波。 -
紅外測溫和黑體輻射定律
在工業生產、過程控制、故障診斷等場合，紅外測溫儀是一種非常普遍的產品。但是，你們知道這個簡單的產品是如何而來的嗎？話還得從1800年說起……800年，英國科學家赫歇爾做了一個實驗。 -
普朗克的黑體輻射公式是怎麼得出的?
2·在普朗克得出他的公式時，有沒有借鑑維恩和瑞利的思考及他們所採用的一些知識？3·普朗克公式到底是怎樣得出的？能量量子化的觀點在其中起了什麼作用？2熱輻射的描述及規律熱力學定律告訴我們，熱量從高溫物體自發地傳向低溫物體。熱量傳遞的方式有多種，輻射只是其中的一種，即：在高溫物體和低溫物體所在的空間裡總存在著一定的輻射場，即各種頻率的電磁波。每個物體通過發射和吸收的過程與周圍的輻射場交換能量。