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改变它们的能量,能量值只能取某个最小能量元的整数倍。为此,普朗克还引入了一个新的自然常数h=6.55×10-27ergs。 这一假设后来被称为能量量子化假设,其中最小能量元被称为能量量子,而常数h被称为普朗克常数 能 密 度 0200040006 000100001200014000160001800020000 紫外 「见光红外 01994 Encyclopaedia Britannica, he 波长(纳米) 图奇妙的量子曲线 普朗克于1900年发现了隐藏在这些曲线中的量 于是,在一次普通的物理学会议上,在与会者们的不经意间,普朗克首次指出了热辐射过程中能量变化的非连续性。今 天我们知道,普朗克所提出的能量量子化假设是一个划时代的发现,能量子的存在打破了一切自然过程都是连续的经典定 论,第一次向人们揭示了自然的非连续本性。普朗克的发现使神秘的量子从此出现在人们的面前,它让物理学家们即兴奋, 又烦恼,直到今天。 物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量呢,但是,怎么会这样呢?物体能量的变化怎么会是非连续的呢?根据我 们熟悉的经典理论,任何过程的能量变化都是连续的,而且光从光源中也是连续地、不间断地发射岀来的 宇宙中的任何振动所具有的能量都是最小能量元hv的整数倍,h是普朗克常数,v是振动的频率 没有人慝意接受一个解释不通的假设,尤其是严肃的科学家。因此,即使普朗克为了说明物体热辐射的规律被迫假设能 量量子的存在,但他内心却无法容忍这样一个近乎荒谬的假设。他需要理解它!就象人们理解牛顿力学那样。于是,在能量 量子化假设提出之后的十余年里,普朗克本人一直试图利用经典的连续概念来解释辐射能量的不连续性,但最终归于失败 1931年,普朗克在给好友伍德( Willias wood)的信中真实地回顾了他发现量子的不情愿历程,他写道,“简单地说,我可 以把这整个的步骤描述成一种孤注一掷的行动,因为我在天性上是平和的、反对可疑的冒险的,然而我已经和辐射与物质之 的平衡问题斗争了六年(从1894年开始)而没有得到任何成功的结果。我明白,这个问题在物理学中是有根本重要性的 而且我也知道了描述正常谱(即黑体辐射谱)中的能量分布的公式,因此就必须不惜任何代价来找岀它的一种理论诠释,不 管那代价有多高 1919年,索未菲在他的《原子构造和光谱线》一书中最早将1900年12月14日称为“量子理论的诞辰”,后来的科学史 家们将这一天定为了量子的诞生日。 普朗克科学定律 普朗克曾经说过一句关于科学真理的真理,它可以叙述为“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并 看到真理的光明,而是通过这些反对者们最终死去,熟悉它的新一代成长起来。”这一断言被称为普朗克科学定律,并广为流 对于普朗克的能量量子化假设,好奇的读者肯定会追问:为什么在光波的发射过程中,物体的能量变化是不连续的,并 且能量值只能取某个最小能量元的整数倍呢?是的,爱因斯坦也同样困惑,他于1905年给出了一个试探性的答案:因为光波 本身就是由一个个的能量子组成的。然而,8年后丹麦青年玻尔却给出了另一个答案,他认为这是由于物体中束缚在原子周 围的电子只能处于分立的能量态,而当电子在这些能量态之间跃迁时,它所发射的光也就自然地具有分立的能量。你的意见 能量子 黑体辐射是1900年经典物理(牛顿力学、麦克斯韦电动力学、热力学与统计物理)所无法解决的几个难题之一。旧理论导出 的黑体辐射谱会产生发散困难,与实验不符。普朗克于是提出“能量子概念,认为黑体由大量振子组成,每个振子的能量改变它们的能量,能量值只能取某个最小能量元的整数倍。为此,普朗克还引入了一个新的自然常数 h = 6.55 ×10-27 erg·s 。 这一假设后来被称为能量量子化假设,其中最小能量元被称为能量量子,而常数 h 被称为普朗克常数。 图 奇妙的量子曲线 普朗克于 1900 年发现了隐藏在这些曲线中的量 于是,在一次普通的物理学会议上,在与会者们的不经意间,普朗克首次指出了热辐射过程中能量变化的非连续性。今 天我们知道,普朗克所提出的能量量子化假设是一个划时代的发现,能量子的存在打破了一切自然过程都是连续的经典定 论,第一次向人们揭示了自然的非连续本性。普朗克的发现使神秘的量子从此出现在人们的面前,它让物理学家们即兴奋, 又烦恼,直到今天。 物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量呢,但是,怎么会这样呢?物体能量的变化怎么会是非连续的呢?根据我 们熟悉的经典理论,任何过程的能量变化都是连续的,而且光从光源中也是连续地、不间断地发射出来的。 宇宙中的任何振动所具有的能量都是最小能量元 h ν 的整数倍, h 是普朗克常数,ν 是振动的频率 没有人愿意接受一个解释不通的假设,尤其是严肃的科学家。因此,即使普朗克为了说明物体热辐射的规律被迫假设能 量量子的存在,但他内心却无法容忍这样一个近乎荒谬的假设。他需要理解它!就象人们理解牛顿力学那样。于是,在能量 量子化假设提出之后的十余年里,普朗克本人一直试图利用经典的连续概念来解释辐射能量的不连续性,但最终归于失败。 1931 年,普朗克在给好友伍德( Willias Wood )的信中真实地回顾了他发现量子的不情愿历程,他写道,“简单地说,我可 以把这整个的步骤描述成一种孤注一掷的行动,因为我在天性上是平和的、反对可疑的冒险的,然而我已经和辐射与物质之 间的平衡问题斗争了六年(从 1894 年开始)而没有得到任何成功的结果。我明白,这个问题在物理学中是有根本重要性的, 而且我也知道了描述正常谱(即黑体辐射谱)中的能量分布的公式,因此就必须不惜任何代价来找出它的一种理论诠释,不 管那代价有多高。” 1919 年,索末菲在他的《原子构造和光谱线》一书中最早将 1900 年 12 月 14 日称为“量子理论的诞辰”,后来的科学史 家们将这一天定为了量子的诞生日。 [ 普朗克科学定律 ] 普朗克曾经说过一句关于科学真理的真理,它可以叙述为“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并 看到真理的光明,而是通过这些反对者们最终死去,熟悉它的新一代成长起来。”这一断言被称为普朗克科学定律,并广为流 传。 对于普朗克的能量量子化假设,好奇的读者肯定会追问:为什么在光波的发射过程中,物体的能量变化是不连续的,并 且能量值只能取某个最小能量元的整数倍呢?是的,爱因斯坦也同样困惑,他于 1905 年给出了一个试探性的答案:因为光波 本身就是由一个个的能量子组成的。然而, 8 年后丹麦青年玻尔却给出了另一个答案,他认为这是由于物体中束缚在原子周 围的电子只能处于分立的能量态,而当电子在这些能量态之间跃迁时,它所发射的光也就自然地具有分立的能量。你的意见 呢? 能量子 [Top] 黑体辐射是1900年经典物理(牛顿力学、麦克斯韦电动力学、热力学与统计物理)所无法解决的几个难题之一。旧理论导出 的黑体辐射谱会产生发散困难,与实验不符。普朗克于是提出“能量子”概念,认为黑体由大量振子组成,每个振子的能量是
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