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浅谈普朗克常量的提出及意义

引 言

在物理学中,有许多重要的基本常量,这些基本常量在物理学中起着至关重要的作用,如光在自由空间的速度c、电子电量e、万有引力常量G、普朗克常量h等。它们的提出过程不尽相同,但每一个常量都具有推动物理学发展的作用,它们的存在可以说是检验物理学这幢大厦的一个标准,也可以说是联系物理理论与实验的一根纽带[1]。

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普朗克常量是20世纪物理学最伟大的发现之一,它是区分物理现象是宏观还是微观的判据。不管是海森伯创立的矩阵形式的量子力学,德布罗意、薛定谔创立的波动形式的量子力学。还是爱因斯坦的相对论,F.Calogero提出的宇宙量子起源,都与普朗克常数息息相关。对于普朗克常量很多人已经从不同侧面对其重要性及意义进行过讨论[2-5]。

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本文从普朗克提出的辐射公式开始,介绍了普朗克常量的提出过程,论述了普朗克常量在物理学发展的道路上所起到的作用及意义。 内容来自www.paper51.com

1. 普朗克常量的提出过程

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19世纪末,经典物理学已建立起完整的理论体系,大多数的物理学家都认为,今后的工作只能是对已建立起的科学大厦进行修补和完善。但就在此时,出现了经典物理理论无法克服的矛盾,引起了物理学的革命。 内容来自www.paper51.com

经典物理遇到的一个重大难题是黑体辐射。黑体辐射理论认为:黑体辐射与周围物体处于平衡状态时,能量按频率(或波长)分布。可用函数式表示。

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1896年维恩根据实验数据,假设辐射公式为:

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式中A、B均为常数,然而该式仅在短波区域与实验吻合。

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1900年瑞利与金斯想到一种假设方法,假定空腔(可看成黑体)内的电磁波为频率一定,振动方向一定的驻波由于是横波有两个相互垂直的偏振状态也可以算做两个“自由度”,每一个自由度都像一个线性谐振子,平均具有KT能量。从而导出公式: copyright paper51.com

 

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