1能量量子化:物理學(xué)的新紀(jì)元

第十七章波粒二象性

19世紀(jì)末，牛頓定律在各個領(lǐng)域里都取得了很大的成功：在機械運動方面不用說，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強、氣體的內(nèi)能。在電磁學(xué)方面，建立了一個能推斷一切電磁現(xiàn)象的麥克斯偉方程。另外還找到了力、電、光、聲----等都遵循的規(guī)律:能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當(dāng)時許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績和勝利之中。他們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頭了。

1900年，在英國皇家學(xué)會的新年慶祝會上,著名物理學(xué)家開爾文勛爵作了展望新世紀(jì)的發(fā)言:

“科學(xué)的大廈已經(jīng)基本完成，后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補工作就行了?！?/p>

--開爾文--

也就是說：物理學(xué)已經(jīng)沒有什么新東西了，后一輩只要把做過的實驗再做一做，在實驗數(shù)據(jù)的小數(shù)點后面在加幾位罷了！

但開爾文畢盡是一位重視現(xiàn)實和有眼力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到：

“但是，在物理學(xué)晴朗天空的遠處，還有兩朵令人不安的烏云，----”這兩朵烏云是指什么呢？一朵與黑體輻射有關(guān)，另一朵與邁克爾遜實驗有關(guān)。

然而,事隔不到一年(1900年底)，就從第一朵烏云中降生了量子論，緊接著(1905年)從第二朵烏云中降生了相對論。經(jīng)典物理學(xué)的大廈被徹底動搖，物理學(xué)發(fā)展到了一個更為遼闊的領(lǐng)域。正可謂“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村

固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長不同的電磁波，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與溫度有關(guān)。鐵塊在溫度升高時顏色的變化1400K800K1000K1200K1.熱輻射現(xiàn)象從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色紫靛電磁波譜分布示意圖電磁波譜直覺:

低溫物體發(fā)出的是紅外線(光)

熾熱物體發(fā)出的是可見光高溫物體發(fā)出的是紫外線(光)注意：

熱輻射與溫度有關(guān)

能夠全部吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體稱為絕對黑體。簡稱黑體

不透明的材料制成帶小孔的的空腔,這個小孔可近似看作黑體。黑體模型

研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。2.黑體輻射

向遠處觀察打開的窗子近似黑體3.能量子假說:(超越牛頓的發(fā)現(xiàn))

振動著的帶電微粒能量只能是某一最小能量ε（稱為能量子）的整數(shù)倍，即可能是ε,2ε,3ε,...nε.n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。

對于頻率為ν的諧振子最小能量為能量量子經(jīng)典普朗克的能量子假說和黑體輻射公式

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1858－1947λ(μm)123568947普朗克公式實驗值輻射強度

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