1、能量量子化物理學的新紀元第1頁第1頁 固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長電磁波，這種由于物體中分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波現(xiàn)象稱為熱輻射。所輻射電磁波特性僅與溫度相關。固體在溫度升高時顏色改變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、典型物理麻煩第2頁第2頁不過強度不同。熱輻射強度按波長(頻率)分布和溫度相關， 高溫物體發(fā)出是紫外光。火熱物體發(fā)出是可見光，低溫物體發(fā)出是紅外光， 溫度 短波長電磁波百分比 。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，第3頁第3頁2.黑體及黑體輻射

2、 抱負熱輻射體是“絕對黑體”，簡稱“黑體”，它是在任何溫度下都能所有吸取落在它上面一切輻射抱負物體。 1895年，維恩首先指出，絕對黑體能夠用一個帶有小孔輻射空腔（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。第4頁第4頁 由空腔輻射體單色輻出度與波長能譜曲線可知：1）每一條曲線都有一個極大值,相應波長為m。2）伴隨溫度升高，黑體總輻出度快速增大，并且曲線極大值點逐步向短波方向移動。3.黑體輻射規(guī)律第5頁第5頁 瑞利金斯公式在長波部分與試驗結果比較吻合。但在紫外區(qū)竟算得單色輻出度為無窮大所謂“紫外劫難”。 利用典型理論無法解釋黑體輻射現(xiàn)象。正如19開耳文指出晴朗物理學理論大

3、廈上空，飛來“兩朵烏云”之一，它動搖了典型物理基礎。瑞利-金斯維恩理論值試驗T=1646k維恩公式在短波部分與試驗結果吻合得較好，但長波卻不行。第6頁第6頁 空腔壁上振動著帶電微粒所吸取或發(fā)射能量只能是 h 整數(shù)倍，微粒只能一份一份地按不連續(xù)方式輻射或吸取能量。普朗克常數(shù) h=6.6261034JS 自然界存在著能量最基本單元（能量子=h); 為了能夠從理論上推導出這個公式，普朗克提出了一個與經(jīng)典物理學概念截然不同“能量子”假設：二、普朗克能量子假設第7頁第7頁 圖中熱輻射曲線就是依照普朗克計及能量子假設而導出輻射公式畫成，與黑體輻射試驗結果相符合。 第8頁第8頁 1912月14日普朗克在德國

4、物理學會上匯報了自己研究結果，他公式受到歡迎，但他能量子假說，卻受到冷遇，當初沒有些人相信他假說。 能量子假說提出，給典型物理學打開了一個缺口，為量子物理學安放了一塊奠基石，宣布量子物理學誕生。第9頁第9頁能量改變居然是不連續(xù)，這與物理學界幾百年來信奉“自然界無跳躍”原則直接矛盾，因此量子論出現(xiàn)之后，許多物理學家不予接受。量子論出現(xiàn)，物理學界最初反應是極其淡漠。人們只認可普朗克那個同試驗一致經(jīng)驗性輻射公式，而不認可他理論性量子假說。第10頁第10頁 遺憾是，普朗克即使發(fā)覺了能量子，但他不能理解這一發(fā)覺意義，對自己發(fā)覺長期惴惴不安。在發(fā)覺能量子之后長達年時間，他總想退回到典型物理學立場。他曾在散

5、步時對兒子說：“我現(xiàn)在做事情，要么毫無意義，要么也許成為牛頓以后物理學上最大發(fā)覺?！钡?1頁第11頁 普朗克在做出量子假說時已年過四十。他受過嚴格典型物理學訓練，對典型物理學十分熟悉和熱愛。他不愿意同典型物理學決裂，只是迫于事實壓力，才不得不做出能量子假說。他能量子假說是不徹底，他理論還是以認可電磁波本身連續(xù)性為基礎。他把自己量子假說僅僅局限于振子對電磁波吸取和發(fā)射特殊性上。第12頁第12頁年，愛因斯坦提出光量子假說，成功地解釋了光電效應；年，他又將量子理論利用到固體比熱問題，取得成功；年，玻爾將量子理論引入到原子結構理論中，克服了典型理論解釋原子穩(wěn)定性困難，建立了他原子結構模型，取得了原子物理學劃時代進展；年，康普頓通過試驗最后使物理學家們確認光量子圖景實在性，從而使量子理論得到科學界普遍認可。第13頁第13頁 面對量子論發(fā)展與成功，以及科學界批評，普朗克最后放棄了倒退立場。19，在諾貝爾獎頒獎典禮上，他作了題