物體熱輻射的規律,普朗克常數,普朗克常數

2020-12-05 華強電子網

物體熱輻射的規律,普朗克常數,普朗克常數

來源： 作者： 時間：2009-04-11 01:10

     普朗克演講的內容是關於物體熱輻射的規律，即關於一定溫度的物體發出的熱輻射在不同頻率上的能量分布規律。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。為此，普朗克還引入了一個新的自然常數 h = 6.55 ×10-27 erg·s。這一假設後來被稱為能量量子化假設，其中最小能量元被稱為能量量子，而常數 h 被稱為普朗克常數②。
    
     於是，在一次普通的物理學會議上，在與會者們的不經意間，普朗克首次指出了熱輻射過程中能量變化的非連續性。今天我們知道，普朗克所提出的能量量子化假設是一個劃時代的發現，能量子的存在打破了一切自然過程都是連續的經典定論，第一次向人們揭示了自然的非連續本性。普朗克的發現使神秘的量子從此出現在人們的面前，它讓物理學家們即興奮，又煩惱，直到今天。
    
     物體通過分立的跳躍非連續地改變它們的能量呢，但是，怎麼會這樣呢？物體能量的變化怎麼會是非連續的呢？根據我們熟悉的經典理論，任何過程的能量變化都是連續的，而且光從光源中也是連續地、不間斷地發射出來的。
    
     沒有人願意接受一個解釋不通的假設③，尤其是嚴肅的科學家。因此，即使普朗克為了說明物體熱輻射的規律被迫假設能量量子的存在，但他內心卻無法容忍這樣一個近乎荒謬的假設。他需要理解它！就象人們理解牛頓力學那樣。於是，在能量量子化假設提出之後的十餘年裡，普朗克本人一直試圖利用經典的連續概念來解釋輻射能量的不連續性，但最終歸於失敗。1931 年，普朗克在給好友伍德（Willias Wood）的信中真實地回顧了他發現量子的不情願歷程，他寫道，「簡單地說，我可以把這整個的步驟描述成一種孤注一擲的行動，因為我在天性上是平和的、反對可疑的冒險的，然而我已經和輻射與物質之間的平衡問題鬥爭了六年（從 1894 年開始）而沒有得到任何成功的結果。我明白，這個問題在物理學中是有根本重要性的，而且我也知道了描述正常譜（即黑體輻射譜）中的能量分布的公式，因此就必須不惜任何代價來找出它的一種理論詮釋，不管那代價有多高。」④
    
     1919 年，索末菲在他的《原子構造和光譜線》一書中最早將 1900 年 12 月 14 日稱為「量子理論的誕辰」，後來的科學史家們將這一天定為了量子的誕生日⑤。
    
     [普朗克科學定律]
    
     普朗克曾經說過一句關於科學真理的真理，它可以敘述為「一個新的科學真理取得勝利並不是通過讓它的反對者們信服並看到真理的光明，而是通過這些反對者們最終死去，熟悉它的新一代成長起來。」這一斷言被稱為普朗克科學定律，並廣為流傳。
    

相關焦點

  • 普朗克常數
    我們都說量子力學是描述微觀世界結構、運動與變化規律的物理科學。它是20世紀人類文明發展的一個重大飛躍。從德國物理學家維恩通過熱輻射能譜的測量發現的熱輻射定理開始，到普朗克為了解釋熱輻射能譜提出了一個「在熱輻射的產生與吸收過程中能量是以hv（頻率為V的光子的能量）為最小單位，一份一份交換」的假設，再到愛因斯坦的光量子說，玻爾的原子量子理論。人們逐漸意識到除了經典物理理論，世界上還有量子力學理論。這是人類從未踏足過的領域。
  • 【科普向】什麼是普朗克常數?
    本文大致分為兩個部分，第一部分按照歷史發展的順序簡單回顧普朗克常數的提出和量子力學的發現過程，第二部分按照個人理解簡單介紹普朗克常數在物理學框架中的地位或意義。希望能滿足對量子物理了解程度各不相同的讀者。
  • 量子力學的核心,普朗克常數
    普朗克常數定義了我們宏觀實在物理學的尺寸級別，指引了通向奇異量子世界之路。而且微觀世界的量子表現能在宇宙的各種尺度觀測到。實際上，只需要測量陽光的顏色，就能觀測到這種量子表現的效果。甚至還能藉此測量普朗克常數。
  • 普朗克常數首次測出:最新版瓦特天平 NIST-4 立功
    IT之家訊 普朗克常數記為h，是一個物理常數，用以描述量子大小。在原子物理學與量子力學中佔有重要的角色，馬克斯·普朗克在1900年研究物體熱輻射的規律時發現，只有假定電磁波的發射和吸收不是連續的，而是一份一份地進行的，計算的結果才能和試驗結果是相符。
  • 普朗克常數簡史
    這個規則是，物體越熱，它發出的光的波長越短。隨著19世紀實驗測量精度的改進，很明顯，沒有正確的數學公式來描述這一觀察現象。這個問題通常被稱為「黑體問題」,因為物理學家將完全吸收，然後又重新發出輻射的理想物體叫做「黑體」。問題是眼中的，因為它揭示出無法理解任何物體和每個物體發出光的性質。
  • 和普朗克常數無關的量子效應
    這裡h就是著名的普朗克常數而ν是光的頻率。自此，普朗克常數(或約化普朗克常數ħ = h /2π)開始出現在描述各種微觀粒子性質的物理量中，比如自旋⻆動量等於ħ的整數或半整數倍，原子或分子的大小正比於ħ的平方。在各種量子效 應，比如量子隧穿和能級分裂，我們也都能看到普朗克常數扮演的重要⻆色。現在普朗克常數已經成為量子效應的代名詞。
  • 如何使用樂高測量普朗克常數?
    IEEE微信公眾號全面升級了！
  • 美公布普朗克常數最精確測量結果
    CIPM計劃在2018年11月召開大會，對質量單位「千克」進行重新定義，改用普朗克常數測量值為基準。　　在國際單位制的7個基本單位中，只有質量單位「千克」用實際物體定義，其他單位都是以自然常數定義。定義「千克」的實物，是一塊用90%鉑和10%銥打造的標準砝碼，即存放在法國國際標準局保險箱內的國際千克原器（IPK）。
  • 物理學家精確測定普朗克常數
    感謝建站之星的投遞新聞來源:solidot英國國家物理實驗室的研究人員開發出新技術，能以前所未有的精度測量普朗克常數
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    多年來，測量的定義——安培(ampere)、燭光(candela)、克耳文(kelvin)、公斤(kilogram)、公尺(meter)、莫耳(mole)以及秒(second)——都已經過重新定義，因而都是以自然發生的現象為為基礎，例如普朗克常數(Planck’s Constant)等。基於實物定義的最後一個SI單位——公斤，最近終於也重新定義了。
  • 普朗克公式的聯想
    普朗克常數記為 h ，是一個物理常數，用以描述量子大小。   光子即光量子（light quantum），電磁輻射的量子，傳遞電磁相互作用的規範粒子，記為γ。其靜止質量為零，不帶電荷，其能量為普朗克常量和電磁輻射頻率的乘積，E=hv，在真空中以光速c運行，其自旋為1，是玻色子。    普朗克常數記為 h ，是一個物理常數，用以描述量子大小。
  • 我國具備普朗克常數測量能力
  • 如果普朗克常數可以變化,世界將變成什麼樣子?細思極恐!
    而德國物理學家普朗克就是在解決黑體輻射時，發現了能量具有最小單位的秘密。「黑體」是一個能把射入的光（電磁波）全部吸收的理想物體，當它被加熱時，又能最大限度地向外熱輻射。19世紀末，人們已經能通過實驗得到黑體輻射出電磁波的能量與波長之間的關係，然而在通過現有電磁波理論來解釋這些實驗數據時，卻出現了無法忽略的誤差。
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    普朗克常數幾乎是所有學過物理的人所知道的，可以說是常識。德國物理學家馬克斯·普朗克於1900年計算得出該常數，這使得他獲得了1918年的諾貝爾獎。這一常數改變了遊戲規則，其通過描述物質的最細微部分如何在稱為量子的離散束中釋放能量，從而將「量子」本質上置於量子力學中。
  • 揭示宇宙奧秘的13個常數(八)---普朗克常數
    其次，如果hv比kT大得多，那麼ehv/kT的值就會非常大，而後面的-1則幾乎起不到什麼作用，因此在這些頻率下，公式可以變換為I（v，T）＝（2hv3/c2）/ehv/kT。普朗克馬上意識到這與維恩公式I（v，T）＝Av3e-Bv/T形式相同（因為1/x和x-1是一樣的）。因此，維恩公式中通過實驗得出的常數A和常數B其實都是具有物理學意義的常數：A＝2h/c2，B＝h/k。
  • 普朗克常數與一系列普朗克常量分別是什麼?它們支配著這個世界!
    要說普朗克常數就首先要說普朗克這個人，普朗克可以說是量子力學之父，於1918年獲得諾貝爾物理學獎，和愛因斯坦並稱為20世紀最重要的兩位物理學家。他是最先提出能量子這個概念的物理學大牛，在「紫外災難」中，普朗克利用量子力學的思想完美地解決了「黑體輻射」的問題，提出了普朗克輻射定律。
  • 普朗克物理學家、量子論的奠基者、兩大最重要的物理學家之一
    雖然瑞利、金斯（1877－1946）和維恩（1864－1928）分別提出了兩個公式，企圖弄清黑體輻射的規律，但是和實驗相比，瑞利-金斯公式只在低頻範圍符合，而維恩公式只在高頻範圍符合。普朗克從1896年開始對熱輻射進行了系統的研究。他經過幾年艱苦努力，終於導出了一個和實驗相符的公式。
  • 不愛套路的宇宙精靈:普朗克量子常數
    所謂「黑體」，是指對光不反射、只吸收，但卻能發出輻射的物體。但黑體看起來並不總是「黑」的，它的顏色取決於它的溫度。
  • 我國成為可獨立測量普朗克常數的國家
    該課題通過「能量天平」方案，開展對普朗克常數測量和質量量子基準及其關鍵技術的研究，建立能量天平法測量普朗克常數裝置，使我國首次具備普朗克常數測量和千克基準穩定性絕對測量能力，成為國際上第4個可以獨立測量普朗克常數的國家，步入國際計量前沿研究行列。 計量基準的準確與否，需要國際單位制的7個基本單位的保證。
  • 量子序曲之普朗克常數
    我們用大寫英文字母$E$來表示能量，小寫希臘字母$\nu$表示頻率，而比例因子被記做$h$，為了榮耀普朗克，我們稱之為普朗克常數。現在一個光子（或一個光量子）攜帶的能量就是：「普朗克常數 x 光的頻率」在國際單位制中能量的單位是焦耳，能量是物理世界中的「貨幣」，它可以有多種形態存在，並可以互相轉換，但在轉換過程中沒有「花帳」和「黑洞」，我們需要做的是把轉換因子定義好，這樣就可得到能量守恆的概念了