大家好，我是土哥！今天給大家帶了的是近代物理學中的第二朵「烏雲」。在十九世紀末，歐洲的許多物理學家就聚在一起。
由於當時在力學方面的都能從經典力學中得到解決；麥克斯韋的電磁場理論，對電磁場進行了統一；在熱學方面也形成了理論體系。開爾文就很自信說到，物理的大廈已經落成，剩下的就是小補小修的工作。但它晴朗的天空飄來了兩朵烏雲，其中一朵烏雲就讓普朗克悄悄打開了量子世界的大門。到底是什麼？今天土哥就帶大家了解一下！
黑體
所謂的黑體，並不是我們平時看到的黑色物體，它是一種能吸收任何頻率的電磁波的理想模型。由於一個封閉的金屬殼，它具有靜電屏蔽的作用。大家有沒有在電梯裡面手機信號會比較差的情況，電梯就相當於封閉的金屬外殼，屏蔽了電磁波，信號自然會差。
類似的我們也可以用一封閉的金屬殼充當黑體，在上面開一個小孔，當電磁場進入小孔時，會在裡面反射，最後被吸收。有的小夥伴就會問，它吸收了這麼多能量，不會爆炸嗎？其實黑體還會進行熱輻射，最後會達到平衡的狀態。
維恩公式
人們對它輻射的能量密度和電磁波的頻率進行測量，最後描述一個圖像。那麼這個圖像規律怎麼用公式表達出來呢？
首先是維恩給出了一條公式，表達式為ξ=Edv=C1v^3dv/e^(C2v/T)。這條公式在頻率較高的部分吻合的比較好，但是頻率較低的地方出現了一點偏差。
瑞利——金斯公式
瑞利他根據原有的經典電磁學理論也搞了一個公式來描述測量的數據，後來經過金斯的完善得到了一個表達式，即為ξ=Edv=8πkTv^2dv/c^3=Tv^2dv，我們稱這個公式為瑞利——金斯公式。
公式在頻率比較低的時候吻合的比較好，但是當頻率增大時，能量密度也會不斷增大，嚴重偏離測量結果，這個也被我們成為「紫外災難」。這說明原有的理論不能解釋這個現象。然而新的理論又要誕生！
能量量子化
當時，普朗克也在研究黑體輻射的問題，後面自己蒙出了一天公式來描述測量結果的規律。表達式為ξ=Edv=C1v^3dv/[e^(C2v/T)-1]，細心的小夥伴發現，他的公式跟維恩公式只差一點點。作為博士肯定要在論文中搞點有價值的東西。雖然公式與測量結果吻合的很好，但他沒有開始並沒有解釋其中的原因，後來他也許怕人說閒話，畢竟基本是照抄維恩的公式，他後面還是給出了解釋。
小編這裡作簡單介紹光的能量ξ=nhv，但是n只能取正整數，h為普朗克常量，v表示光的頻率。ξ=hv表示一個光子的能量。由於n只能取正整數，這樣可以知道，光的能量是不連續的，而是一分一分的。這就普朗克提出的能量量子化。開始人們並不贊同，也沒太在意這件事，但是愛因斯坦卻因此受到啟發。
光電效應
人們發現光電效應的時候，發現發生光電效應跟光的頻率有關，而跟光的強度無關。但是這在經典的電磁理論是說不通的，因為光足夠強大，能量就足夠多，這樣就可以把金屬的電子逃逸出來，但現實卻是由光頻率決定。
光量子假說
愛因斯坦提出光量子假說，他認為光也是不連續的，也是一份一份的，電子這樣一次才能吸收一個光子。光子的能量又由頻率v決定。當電子吸收的能量大於它所需要的逃出功時，電子才會逃逸出來，光電效應才能夠發生。這樣就很好的解釋了光電效應，愛因斯坦因此在1921年時獲得諾貝爾物理學獎。
當初這朵烏雲——原有理論描述的結果與黑體輻射的測量結果有矛盾，量子世界的大門被普朗克打開，後面也引發了許多新的理論。人們對自然的探索又有了一個飛躍，也許物理學大廈的建成還需要後人的不斷努力，任重而道遠！
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