什么是黑体辐射?普朗克量子论?普朗克常数单位的物理意义?
黑体辐射是一种理想的物理模型,它指物体只接受电磁波而不发射电磁波,所以该物体是黑的.黑体辐射只与温度有关,与其他无关.
普朗克量子论指物体接受与发射能量是一份一份的,总是一个数的倍数,即普朗克常量.
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普朗克常量是多少谁知道
普朗克常数的值约为:h=6.6260693(11)×10^-34J·s其中为能量单位为焦(J)。
若以电子伏特(eV)·秒(s)为能量单位则为h=4.13566743(35)×10^-15eV·s
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定义普朗克常数的方法有什么呢?
其中一种方法利用的是瓦特平衡法(也叫瓦特天平)来定义普朗克常数
普朗克常数的值约为多少?
由于计算角动量时要常用到h/2π这个数,为避免反复写 2π 这个数,因此引用另一个常用的量为约化普朗克常数(reduced Planck constant),有时称为狄拉克常数(Dirac constant),纪念保罗·狄拉克:
普朗克常量是什么,它的单位如何理解?
普朗克演讲的内容是关于物体热辐射的规律,即关于一定温度的物体发出的热辐射在不同频率上的能量分布规律。普朗克对于这一问题的研究已有 6 个年头了,今天他将公布自己关于热辐射规律的最新研究结果。普朗克首先报告了他在两个月前发现的辐射定律,这一定律与最新的实验结果精确符合(后来人们称此定律为普朗克定律)。然后,普朗克指出,为了推导出这一定律,必须假设在光波的发射和吸收过程中,物体的能量变化是不连续的,或者说,物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量,能量值只能取某个最小能量元的整数倍。为此,普朗克还引入了一个新的自然常数 h = 6.626196×10^-34 J·s(即6.626196×10^-27erg·s,因为1erg=10^-7J)。这一假设后来被称为能量量子化假设,其中最小能量元被称为能量量子,而常数 h 被称为普朗克常数②。
于是,在一次普通的物理学会议上,在与会者们的不经意间,普朗克首次指出了热辐射过程中能量变化的非连续性。今天我们知道,普朗克所提出的能量量子化假设是一个划时代的发现,能量子的存在打破了一切自然过程都是连续的经典定论,第一次向人们揭示了自然的非连续本性。普朗克的发现使神秘的量子从此出现在人们的面前,它让物理学家们即兴奋,又烦恼,直到今天。
物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量呢,但是,怎么会这样呢?物体能量的变化怎么会是非连续的呢?根据我们熟悉的经典理论,任何过程的能量变化都是连续的,而且光从光源中也是连续地、不间断地发射出来的。
没有人愿意接受一个解释不通的假设③,尤其是严肃的科学家。因此,即使普朗克为了说明物体热辐射的规律被迫假设能量量子的存在,但他内心却无法容忍这样一个近乎荒谬的假设。他需要理解它!就象人们理解牛顿力学那样。于是,在能量量子化假设提出之后的十余年里,普朗克本人一直试图利用经典的连续概念来解释辐射能量的不连续性,但最终归于失败。1931 年,普朗克在给好友伍德(Willias Wood)的信中真实地回顾了他发现量子的不情愿历程,他写道,“简单地说,我可以把这整个的步骤描述成一种孤注一掷的行动,因为我在天性上是平和的、反对可疑的冒险的,然而我已经和辐射与物质之间的平衡问题斗争了六年(从 1894 年开始)而没有得到任何成功的结果。我明白,这个问题在物理学中是有根本重要性的,而且我也知道了描述正常谱(即黑体辐射谱)中的能量分布的公式,因此就必须不惜任何代价来找出它的一种理论诠释,不管那代价有多高。”④
1919 年,索末菲在他的《原子构造和光谱线》一书中最早将 1900 年 12 月 14 日称为“量子理论的诞辰”,后来的科学史家们将这一天定为了量子的诞生日⑤。
[普朗克科学定律]
普朗克曾经说过一句关于科学真理的真理,它可以叙述为“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并看到真理的光明,而是通过这些反对者们最终死去,熟悉它的新一代成长起来。”这一断言被称为普朗克科学定律,并广为流传。普朗克常数记为 h ,是一个物理常数,用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hv,v为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数。普朗克常数的值约为:
其中电子伏特(eV)·秒(s)为能量单位:
普朗克常数的物理单位为能量乘上时间,也可视为动量乘上位移量:
(牛顿(N)·米(m)·秒(s))为角动量单位
另一个常用的量为约化普朗克常数(reduced Planck constant),有时称为狄拉克常数(Dirac constant),纪念保罗·狄拉克:
其中 π 为圆周率常数 pi。 念为 "h-bar" 。
普朗克常数用以描述量子化,微观下的粒子,例如电子及光子,在一确定的物理性质下具有一连续范围内的可能数值。例如,一束具有固定频率 ν 的光,其能量 E 可为:
有时使用角频率 ω=2πν :
许多物理量可以量子化。譬如角动量量子化。 J 为一个具有旋转不变量的系统全部的角动量, Jz 为沿某特定方向上所测得的角动量。其值:
因此, 可称为 "角动量量子"。
普朗克常数也使用于海森堡不确定原理。在位移测量上的不确定量(标准差) Δx ,和同方向在动量测量上的不确定量 Δp,有如下关系:
还有其他组物理测量量依循这样的关系,例如能量和时间。如果从普朗克常量来解释目前的宇宙,我们更容易论证平行宇宙存在的可能性。所谓的普朗克常量,就是最基本的能量表示单位。我们所存在的这个星球上,每个物质都有小到不可划分的单位,我们通常用原子来表示这个最小单位,同样,每个物质都有能量,有的能量大,有的能量小,那么能量也应该有个最小的单位,物理学上把这个最基本的能量单位称为普朗克常量。任何物质所包含的能量都是普朗克常量的整倍数,不过这仅仅局限于我们所存在的这个世界。如果,我们把这一规律无限地延展,势必会有一个普朗克常量不是我们所认知的普朗克常量的世界存在。比如用“1”来表示我们所知世界的普朗克常量的数值即“普朗克常数”,如果另一个世界的普朗克常数的取值是“2”,那么另一个世界就是建立在普朗克常数为“2” 的基础之上。而从1到2之间又有无数个可取的值,因此可能平行存在的世界也就应该是无穷无尽。可是我们为什么看不到他们,感觉不到他们,如果位置重叠,我们和他们相遇而看不到对方,会不会撞在一起呢?答案是否定的。最能直接表示两者之间关系的例子就是奇数与偶数。奇数与偶数之间不会有交点,永远这样平行存在着,所以他们相遇时会毫无阻碍的穿过对方队列,即不可能感知对方,更不可能相撞。同样,普朗克常量不一样的两个世界就如一排奇数和一排偶数,是能量最小单位的不一样把我们分在了两个空间,不可能感知对方,更不可能相撞。虽然理论上这样的时空可以生成无穷多个,但并不能真的像奇数与偶数一样可以从中取出多个值。通过解普朗克常量方程,科学家们只能得出方程的几个合理的解,由此可以构造出几个可能存在的平行空间。但在量子物理学不确定因素的影响下,这些平行空间也可能是不稳定的,如果由这些不确定的普朗克常量构成的平行空间,就存在消亡的可能。
为什么普朗克常量最后的单位是j/s?
J/s是功率W单位;
J*s是普朗克常量h的单位;
常量常量,就是一个确定的数。
等式等式,左右两边的运算结果不仅要数值相等,单位也必须相等。若两边单位不等,只能叫做数值上相等,不能是一个真正意义上的等式。
普朗克常量可以说在量子力学中无处不在,从基本方程到不确定关系,这个以后你见到就明白了。
当时,普朗克为了解释黑体辐射这个实验,提出了微观世界中,粒子的能量不能连续取值,只能取某些固定的值(离散值)。根据德布罗意的物质波假设,实物粒子也具有频率v这个参量(单位:Hz=1/s),他认为,粒子能量只能取hv,2hv,3hv....如此,hv就是一个能量(单位:J)。很明显,他就是想说明一个问题,物质的能量取值和他的频率有关,而h只是一个常数,为了满足h与v相乘是一个能量单位,那么h的单位就取J*s,这完全是人们的规定,也是满足量纲守恒。
好比当你们应该学过库仑定律吧?F=k*Q1*Q2/r^2,这里k也是一个常量,只是要说两点电荷间的相互作用力大小和它们之间的距离成反比,与电量成正比罢了,k的单位完全是人为规定其必须满足量纲守恒,k的单位完全是跟着等式两边物理量的单位在变化的。如果从普朗克常量来解释目前的宇宙,我们更容易论证平行宇宙存在的可能性。 所谓的普朗克常量,就是最基本的能量表示单位。我们所存在的这个星球上,每个物质都有小到不可划分的单位,我们通常用原子来表示这个最小单位,同样,每个物质都有能量,有的能量大,有的能量小,那么能量也应该有个最小的单位,物理学上把这个最基本的能量单位称为普朗克常量。任何物质所包含的能量都是普朗克常量的整倍数,不过这仅仅局限于我们所存在的这个世界。 如果,我们把这一规律无限地延展,势必会有一个普朗克常量不是我们所认知的普朗克常量的世界存在。比如用“1”来表示我们所知世界的普朗克常量的数值即“普朗克常数”,如果另一个世界的普朗克常数的取值是“2”,那么另一个世界就是建立在普朗克常数为“2” 的基础之上。而从1到2之间又有无数个可取的值,因此可能平行存在的世界也就应该是无穷无尽。可是我们为什么看不到他们,感觉不到他们,如果位置重叠,我们和他们相遇而看不到对方,会不会撞在一起呢?答案是否定的。最能直接表示两者之间关系的例子就是奇数与偶数。奇数与偶数之间不会有交点,永远这样平行存在着,所以他们相遇时会毫无阻碍的穿过对方队列,即不可能感知对方,更不可能相撞。同样,普朗克常量不一样的两个世界就如一排奇数和一排偶数,是能量最小单位的不一样把我们分在了两个空间,不可能感知对方,更不可能相撞。 虽然理论上这样的时空可以生成无穷多个,但并不能真的像奇数与偶数一样可以从中取出多个值。通过解普朗克常量方程,科学家们只能得出方程的几个合理的解,由此可以构造出几个可能存在的平行空间。但在量子物理学不确定因素的影响下,这些平行空间也可能是不稳定的,如果由这些不确定的普朗克常量构成的平行空间,就存在消亡的可能。因为普朗克当时提出的能量子的公式是E=hv 其中v是指频率,根据等式两边的单位要通一(量纲),等式左边是J,右边频率单位虽然是Hz,但频率是周期的倒数,所以频率的单位也可理解成 /s,所以普朗克常量的单位应该是Js,而不是J/S,不知道这样解释你是否理解!