【1月14日】听得见的科学史:量子论的诞生——普朗克

2018-01-25 20:30

  在物理学界,普遍认为量子论诞生于两位伟人之手,阿尔伯特·爱因斯坦和马克斯·普朗克,他们使量子论成为近代物理发展的基石。

  普朗克量子论的研究是从“黑体辐射”开始的。19世纪末,鲁梅尔等人得出了“黑体辐射”的实验结果,希望能在实验的基础上,得到一个普遍的公式来表述黑体的辐射规律。面对这种情况,普朗克建立了一个黑体辐射公式,它在黑体辐射的全波段都能适用,而且与实验数据契合得很好。

  1900年12月14日,普朗克发表了题为“论正常光谱分布定律的理论”的论文,认为黑体辐射能量来自空腔物质中带电粒子的振动,而这些振动是按照不同的振动模式分布的,从而得出著名的电磁波辐射能量的量子化公式。

  这个公式告诉人们光的辐射能量并不是连续的,辐射能量只能一份份地以最小单位μν的整数倍方式发射出来。普朗克的量子论使人们对原子和亚原子有了全新的认识,带动了一系列新的普适单位,成为新物理领域的基础,他因此获得了1918年诺贝尔物理学。

  普朗克的量子要比爱因斯坦光量子概念的提出早了约5年的时间,但只是针对空腔内物质原子做微小振动的振子,并没有从理论上对电磁波的量子化做出进一步的解释。普朗克的量子论在一开始只是一种纯粹的假设,它与经典物理不相容,却解释了经典物理解释不通的黑体辐射现象。正因为普朗克没能确定电的量子化,使他的量子论带有某种根基上的局限性。

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