能量量子化物理學(xué)的新紀元

能量量子化物理學(xué)的新紀元

固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征僅與溫度有關(guān)。固體在溫度升高時顏色的變化1400K物體輻射總能量及強度按波長分布都決定于溫度。800K1000K1200K1.熱輻射現(xiàn)象一、經(jīng)典物理的麻煩但是強度不同。熱輻射強度按波長(頻率)的分布和溫度有關(guān)，高溫物體發(fā)出的是紫外光。熾熱物體發(fā)出的是可見光，低溫物體發(fā)出的是紅外光，

溫度

短波長的電磁波的比例

。任何物體（氣、液、固）在任何溫度下，都會有熱輻射。熱輻射波譜是連續(xù)譜，各種波長(頻率)都有，2.黑體及黑體輻射

理想的熱輻射體是“絕對黑體”，簡稱“黑體”，它是在任何溫度下都能全部吸收落在它上面的一切輻射的理想物體。

1895年，維恩首先指出，絕對黑體可以用一個帶有小孔的輻射空腔（見圖)來實現(xiàn)當空腔受熱時，空腔壁會發(fā)出輻射，極小部分通過小孔逸出。

由空腔輻射體的單色輻出度與波長的能譜曲線可知：1）每一條曲線都有一個極大值,對應(yīng)的波長為λm。2）隨著溫度的升高，黑體的總輻出度迅速增大，并且曲線的極大值點逐漸向短波方向移動。3.黑體輻射的規(guī)律

瑞利—金斯公式在長波部分與實驗結(jié)果比較吻合。但在紫外區(qū)竟算得單色輻出度為無窮大—所謂的“紫外災(zāi)難”。

利用經(jīng)典理論無法解釋黑體輻射現(xiàn)象。正如1900年開耳文指出的晴朗的物理學(xué)理論大廈上空，飛來“兩朵烏云”之一，它動搖了經(jīng)典物理的基礎(chǔ)。瑞利-金斯維恩理論值實驗T=1646k維恩公式在短波部分與實驗結(jié)果吻合得很好，但長波卻不行?？涨槐谏险駝又膸щ娢⒘Ｋ栈虬l(fā)射的能量只能是h

的整數(shù)倍，微粒只能一份一份地按不連續(xù)方式輻射或吸收能量。普朗克常數(shù)h=6.626×10－34JS自然界存在著能量的最基本單元（能量子

=h);為了能夠從理論上推導(dǎo)出這個公式，普朗克提出了一個與經(jīng)典物理學(xué)概念截然不同的“能量子”假設(shè)：二、普朗克的能量子假設(shè)圖中的熱輻射曲線就是依照普朗克計及能量子假設(shè)而導(dǎo)出的輻射公式畫成的，與黑體輻射實驗結(jié)果相符合。普朗克的能量子假說和黑體輻射公式1.黑體輻射公式1900.10.19

普朗克在德國物理學(xué)會會議上提出一個黑體輻射公式M.Planck

德國人1858－1947普朗克后來又為這種與經(jīng)典物理格格不入的觀念深感不安，只是在經(jīng)過十多年的努力證明任何復(fù)歸于經(jīng)典物理的企圖都以失敗而告終之后，他才堅定地相信h的引入確實反映了新理論的本質(zhì)。

1918年他榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。

他的墓碑上只刻著他的姓名和黑體輻射的研究卓有成效地展現(xiàn)在人們的眼前，紫外災(zāi)難的疑點找到了，為人類解決了一大難題。使熱愛科學(xué)的人們又一次倍感欣慰，但真理與謬誤之爭就此平息了嗎？物理難題：1888年，霍瓦(Hallwachs)發(fā)現(xiàn)一個帶負電的金屬板被紫外光照射會放電。近10年以后，1897年，J.Thomson發(fā)現(xiàn)了電子，此時，人們認識到那就是從金屬表面射出的電子，后來，這些電