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普朗克量子思想的提出
如果光波具有电的性质的话,它们就必定是从运动中的电荷出发的,初看起来,只要新发现的电子是按照牛顿的动力学运动的,我们就可以得到一个令人满意的物质本源于电的学说.但是,如果电子围绕着原子核而运动,就象行星围绕着太阳运行一样,它们就应该放射出一切波长的辐射,能量就应该随着波长的缩短按可以计算的方式增加.但是,事实并不是这样;为了解释这个事实, Planck就假定辐射是按确定的单位,即量子,而射出和吸收的,每一个量子都是一定量的“作用”,这个量相当于能量乘时间.
普朗克希望通过分析热辐射,能够解开热学、电磁学之间联系的奥秘.他想通过自己的研究,将物理学中这两个领域彼此不相矛盾地统一起来.突然,他当时面临一个事实,发现某些辐射过程具有不连续量子的特性,这一点无法纳入经典物理学世界观中去.1900年普朗克抛弃了能量是连续的传统经典物理观念,导出了与实验完全符合的黑体辐射经验公式.在理论上导出这个公式,必须假设物质辐射的能量是不连续的,只能是某一个最小能量的整数倍.普朗克把这一最小能量单位称为“能量子”.普朗克的假设解决了黑体辐射的理论困难.普朗克还进一步提出了能量子与频率成正比的观点,并引入了普朗克常数h.量子理论现已成为现代理论和实验的不可缺少的基本理论.普朗克量子假设构成物体的分子、原子可视为在各自平衡位置附近振动的带电线性谐振子,这些振子既可以发射辐射能,也可以吸收辐射能.谐振子发射和吸收辐射能量是某些分立状态,是最小能量单位hn的整数倍,即发射或吸收电磁辐射只能以量子方式进行,每个能量子能量为e=hn,其中h是普朗克常量,n为谐振子的振动频率.能量不连续的概念与经典物理学是完全不相容的!
普朗克在1900年10月19日,提出一新的黑体辐射公式(普朗克公式),它与实验惊人符合.
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h叫普朗克常数单位:6.62559×10-34焦尔.秒.
我们还是引用一段库珀书上的话:在普朗克的作用量子的假设中,并没有考虑到电子那样的实物和光的相互间的关系,所以普朗克的关系式可以说是凭空想出来的、毫无根据的东西,它对于经典物理学来说也是大逆不道的.甚至普朗克本人,还有其它人,都希望能有某种方式是这个关系式消失掉.
普朗克写道:他“试图将和纳入经典物理学的范畴,但是一切试验都失败了,这个量显得非常顽固.”他又写道:“想越过这个泥潭的一切尝试都失败了,这使人们毫无疑义地很快意识到,作用量子在原子物理学中将起重大的作用……”最后他说:“在好几年时间内,我花费了很大的劳动,徒劳地去尝试如何将量子作用引入到经典理论中去.我的一些同事把这看成是某种悲剧.但我自己有不同的看法,因为我从深入的剖析中获得极大的好处.要知道,起初我只是倾向于认为,而我现在确切地知道,做用量子将在物理学中发挥巨大的作用……”
1901年Planck关于普适作用量子的出现,形成了物理学发展中的一个转折点;这一发现揭示了原子过程中的一种整体性特色,这是完全超出于经典物理概念之外的,甚至是超越了物质有限可分性这一古代学说的.
量子力学对经典物理学的冲击:在原子模型中起作用的原则上连续的概念被说成是错误的,尽管在某一个事实领域中的过程能用旧的模型很好地描述,它的基本概念严格说是不合法的.
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