чему равна постоянная планка в физике

Постоянная Планка

Постоянная Планка определяет границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона, и микромиром, где действуют законы квантовой механики.

Макс Планк — один из основоположников квантовой механики — пришел к идеям квантования энергии, пытаясь теоретически объяснить процесс взаимодействия между недавно открытыми электромагнитными волнами (см. Уравнения Максвелла) и атомами и, тем самым, разрешить проблему излучения черного тела. Он понял, что для объяснения наблюдаемого спектра излучения атомов нужно принять за данность, что атомы излучают и поглощают энергию порциями (которые ученый назвал квантами) и лишь на отдельных волновых частотах. Энергия, переносимая одним квантом, равна:

где v — частота излучения, а hэлементарный квант действия, представляющий собой новую универсальную константу, получившую вскоре название постоянная Планка. Планк же первым и рассчитал ее значение на основе экспериментальных данных h = 6,548 × 10 –34 Дж·с (в системе СИ); по современным данным h = 6,626 × 10 –34 Дж·с. Соответственно, любой атом может излучать широкий спектр связанных между собой дискретных частот, который зависит от орбит электронов в составе атома. Вскоре Нильс Бор создаст стройную, хотя и упрощенную модель атома Бора, согласующуюся с распределением Планка.

Опубликовав свои результаты в конце 1900 года, сам Планк — и это видно из его публикаций — сначала не верил в то, что кванты — физическая реальность, а не удобная математическая модель. Однако, когда пять лет спустя Альберт Эйнштейн опубликовал статью, объясняющую фотоэлектрический эффект на основе квантования энергии излучения, в научных кругах формулу Планка стали воспринимать уже не как теоретическую игру, а как описание реального физического явления на субатомном уровне, доказывающее квантовую природу энергии.

Постоянная Планка фигурирует во всех уравнениях и формулах квантовой механики. Она, в частности, определяет масштабы, начиная с которых вступает в силу принцип неопределенности Гейзенберга. Грубо говоря, постоянная Планка указывает нам нижний предел пространственных величин, после которого нельзя не принимать во внимание квантовые эффекты. Для песчинок, скажем, неопределенность произведения их линейного размера на скорость настолько незначительна, что ею можно пренебречь. Иными словами, постоянная Планка проводит границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона, и микромиром, где вступают в силу законы квантовой механики. Будучи получена всего лишь для теоретического описания единичного физического явления, постоянная Планка вскоре стала одной из фундаментальных констант теоретической физики, определяемых самой природой мироздания.

Источник

Физическая сущность постоянной Планка

В данной статье на основе фотонной концепции раскрывается физическая сущность “фундаментальной константы” постоянной Планка. Приводятся аргументы, показывающие, что постоянная Планка это типовой параметр фотона, являющийся функцией его длины волны.

Введение. Конец ХIХ – начало ХХ веков ознаменовались кризисом теоретической физики [1], обусловленный неспособностью методами классической физики обосновать ряд проблем, одной из которых была “ультрафиолетовая катастрофа”[2]. Суть данной проблемы состояла в том, что при установлении закона распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела методами классической физики спектральная плотность энергии излучения должна была неограниченно расти по мере сокращения длины волны излучения. По сути, эта проблема показала если не внутреннюю противоречивость классической физики, то, во всяком случае, крайне резкое расхождение с элементарными наблюдениями и экспериментом.

Исследования свойств излучения абсолютно чёрного тела, проходившие в течение почти сорока лет (1860—1900), завершились выдвижением гипотезы Макса Планка о том, что энергия любой системы Е при излучении или поглощении электромагнитного излучения частоты ν <\displaystyle

\nu > может измениться только на величину, кратную энергии кванта [3]:

Коэффициент пропорциональности h в выражении (1) вошел в науку под названием «Планка постоянная», став основной константой квантовой теории [4].

Проблема чёрного тела была пересмотрена в 1905 г., когда Рэлей и Джинс с одной стороны, и Эйнштейн с другой стороны, независимо доказали, что классическая электродинамика не может обосновать наблюдаемый спектр излучения. Это привело к так называемой «ультрафиолетовой катастрофе«, обозначенной таким образом Эренфестом в 1911 г. Усилия теоретиков (вместе с работой Эйнштейна по фотоэффекту) привели к признанию того, что постулат Планка о квантовании уровней энергии является не простым математическим формализмом, а важным элементом представлений о физической реальности [3].

Дальнейшее развитие квантовых идей Планка – обоснование фотоэффекта с помощью гипотезы световых квантов (А. Эйнштейн, 1905), постулат в теории атома Бора квантование момента импульса электрона в атоме (Н. Бор, 1913), открытие соотношения де Бройля между массой частицы и ее длиной волны (Л. Де Бройль, 1921), а затем создание квантовой механики (1925 – 26) и установление фундаментальных соотношений неопределенности между импульсом и координатой и между энергией и временем (В. Гейзенберг, 1927) привело к установлению фундаментального статуса постоянной Планка в физике [5].

Этой точки зрения придерживается и современная квантовая физика [6]: “В дальнейшем нам станет ясно, что в формуле Е / ν = h выражен фундаментальный принцип квантовой физики, а именно имеющая универсальный характер связь между энергией и частотой: Е = hν. Эта связь полностью чужда классической физике, и мистическая константа h есть проявление не постигнутых в то время тайн природы ”.

Вместе с тем был и альтернативный взгляд на постоянную Планка [7]: “Учебники по квантовой механике говорят, что классическая физика – это физика в которой h равняется нулю. А на самом деле постоянная Планка h – это не что иное, как величина, фактически определяющая понятие хорошо известное в классической физике гироскопа. Втолкование адептам, штудирующим физику, что h ≠ 0 — это чисто квантовое явление, не имеющее своего аналога в классической физике, было одним из основных элементов, направленных на укрепление убеждения о необходимости квантовой механики.”

Таким образом, взгляды физиков теоретиков на постоянную Планка разделились. С одной стороны, наблюдается ее исключительность и мистификация, а с другой, попытка дать физическое толкование, не выходящее за рамки классической физики. Такое положение сохраняется в физике и в настоящее время, и будет сохраняться до тех пор, пока не будет установлена физическая сущность этой постоянной.

В отличие от представлений адептов квантовой физики на природу постоянной Планка их оппоненты были более прагматичны. Физический смысл их представлений [7, 9, 10] сводился к “вычислению методами классической механики величины главного момента импульса электрона Pe (момента импульса связанного с вращением электрона вокруг собственной оси) и получение математического выражения постоянной Планка «h» через известные фундаментальные константы.” Из чего обосновывалась физическая сущность [9]: “постоянная Планка «h» равна величине классического главного момента импульса электрона (связанного с вращением электрона вокруг собственной оси), умноженной на 4p.

Ошибочность этих взглядов заключается в непонимании природы элементарных частиц и истоков появления постоянной Планка. Электрон это структурный элемент атома вещества, имеющий свое функциональное назначение – формирование физико-химических свойств атомов вещества. Поэтому выступать в качестве переносчика электромагнитного излучения он никак не может, т. е. гипотеза Планка о переносе энергии квантом к электрону неприменима.

Для обоснования физической сущности постоянной Планка рассмотрим эту проблему в историческом аспекте. Из выше изложенного следует, что решением проблемы “ультрафиолетовой катастрофы” стала гипотеза Планка о том, что излучение абсолютно черного тела происходит порционно, т. е. квантами энергии. Многие физики того времени предполагали изначально, что квантование энергии есть результат какого-то неизвестного свойства материи, поглощающей и излучающей электромагнитные волны. Однако, уже в 1905 г. Эйнштейн развил идею Планка, предположив, что квантование энергии — свойство самого электромагнитного излучения. Исходя из гипотезы световых квантов он объяснил ряд закономерностей фотоэффекта, люминесценции, фотохимических реакций [12].

Если фотон это квант (переносчик) электромагнитного излучения, то его электрический заряд никак не может быть равен нулю. Противоречивость данного представления фотона стала одной из причин непонимания физической сущности постоянной Планка.

В эфиродинамических моделях элементарные частицы трактуются как замкнутые вихревые образования (кольца), в стенках которых эфир существенно уплотнён, а элементарные частицы, атомы и молекулы, — это конструкции, объединяющие такие вихри. Существование кольцевого и винтового движений соответствует наличию у частиц механического момента (спина), направленного вдоль оси его свободного движения.

Согласно данной концепции структурно фотон представляет собой замкнутый тороидальный вихрь с кольцевым движением тора (как колеса) и винтовым движением внутри него. Источником генерации фотонов является протон-электронная пара атомов вещества. В результате возбуждения, вследствие симметричности своей структуры, каждая протон-электронная пара генерирует два фотона. Экспериментальным подтверждением этому является процесс аннигиляции электрона и позитрона [15].

Фотон это единственная элементарная частица, которая характеризуется тремя видами движений: вращательное движение вокруг собственной оси вращения, прямолинейное движение в заданном направлении и вращательное движение с некоторым радиусом R относительно оси прямолинейного движения. Последнее движение трактуется как движение по циклоиде [16]. Циклоида это периодическая функция по оси абсцисс, с периодом R <\displaystyle 2\pi r>/…. У фотона период циклоиды трактуется как длина волны λ, которая является аргументом всех остальных параметров фотона.

С другой стороны длина волны является также одним из параметром электромагнитного излучения [17]: распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля. Для которого длина волны это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе [18].

Из чего следует существенное различие в понятиях длины волны для фотона и электромагнитного излучения в целом.

У фотона длина волны и частота связаны соотношением

где uγ – скорость прямолинейного движения фотона.

Фотон это понятие относящееся к семейству (множеству) элементарных частиц, объединенных общими признаками существования. Каждый фотон характеризуется своим определенным набором характеристик, одной из которых является длина волны. При этом, учитывая взаимозависимость этих характеристик друг от друга, на практике стало удобным представлять характеристики (параметры) фотона как функции одной переменной. В качестве независимой переменной была определена длина волны фотона.

Эти исследования позволяют сделать еще один существенный вывод о том, что изменение скорости движения фотонов в области их существования не превышает величины ≈ 0,1 %. Такое относительно небольшое изменение скорости фотонов в области их существования позволяет говорить о скорости фотонов, как о квазипостоянной величине.

Исходя из представлений о множественности фотонов и зависимости параметров фотона от длины волны, а также из экспериментально подтвержденных фактов непрерывности спектра электрического заряда и массы можно полагать, что eλ, mλ =f(λ), которые имеют характер квазипостоянных.

Исходя из вышеизложенного можно говорить, что выражение (1) устанавливающее взаимосвязь энергии любой системы при излучении или поглощении электромагнитного излучения частотой ν <\displaystyle

\nu >есть не что иное как взаимосвязь между энергией фотонов, излучающихся или поглощающихся телом и частотой (длиной волны) этих фотонов. А постоянная Планка это коэффициент взаимосвязи. Такое представление взаимосвязи энергии фотона и его частоты снимает с постоянной Планка значение ее универсальности и фундаментальности. В данном контексте постоянная Планка становится одним из параметров фотона, зависимым от длины волны фотона.

Кинетическая энергия движения фотона по круговой орбите

Выражение (4) показывает, что кинетическая энергия вращения по круговой траектории, составляет часть энергии прямолинейного движения зависящего от радиуса круговой траектории и длины волны фотона

Оценим эту величину. Для фотонов инфракрасного диапазона

Для фотонов гамма-диапазона

Таким образом, во всей области существования фотона его кинетическая энергия вращения по круговой траектории значительно меньше энергии прямолинейного движения и ею можно пренебречь.

Оценим энергию прямолинейного движения.

Выражение (7) можно представить в следующем виде

Где kλ (λ) = mλ r 2 γ λ некоторая квазипостоянная.

Оценим значения собственных частот вращения фотонов вокруг оси: например,

Оценим отношение ω 2 γ λ / ωλ для фотонов инфракрасного и гамма диапазонов. После подстановки выше указанных данных получим:

Т. е. выражение (8) показывает, что отношение квадрата частоты собственного вращения фотона к вращению по круговой траектории есть величина квазипостоянная для всей области существования фотонов. При этом, значение частоты собственного вращения фотона в области существования фотона изменяется на три порядка. Из чего следует, что постоянная Планка носит характер квазипостоянной.

Преобразуем выражение (6) следующим образом

М = h ωλ / ωγ λ , (9)

где М = mλ r 2 γ λ ωγ λ — собственный гироскопический момент фотона.

Преобразуем выражение (7) следующим образом

Выражение (10) также показывает, что отношение квадрата собственного гироскопического момента фотона к гироскопическому моменту движения по круговой траектории (циклоиде) есть величина квазипостоянная во всей области существования фотона и определяется выражением h (r 2 γλ /R 2 λ ).

Выводы. Ни классическая ни квантовая физики оказались не способными решить проблему физической сущности постоянной Планка вследствие неразработанности представлений о фотоне как элементарной частицы. Решение этой проблемы оказалось возможным на основе эфиродинамической концепции – парадигмы физики ХХI века.

Процессы излучения и поглощения телом электромагнитного излучения это процессы поглощения и излучения фотонов — элементарных частиц, характеризующихся набором параметров, являющихся функцией длины волны фотона. Одним из таких параметров является постоянная Планка, которая также является функцией длины волны фотона.

Физическая сущность постоянной Планка фотона, обусловленная его уникальным характером движения показывают, что универсальность и фундаментальность постоянной Планка это миф, “втолковываемый научной общественности, направленный на укрепление убеждения о необходимости квантовой механики”.

Литература:

7 комментариев

То, что постоянная Планка является «типовым параметром фотона» было показано ещё в 2013 году и опубликовано в 2014 здесь:
http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?PaperID=45266

На самом деле фотон не является «последней инстанцией», поскольку он распространяется в реальной Вселенной характеризуемой вполне определённой геометрией. Поэтому правильно говорить о зависимости постоянной Планка от геометрии Вселенной а не от фотона. Т.е. постоянная Планка характеризуется геометрией пространства.
Полная теория была развита в первой половине 2016 года и опубликована в начале августа 2016 года.
Общий случай рассмотрен здесь:
https://arxiv.org/abs/1608.04596

частный случай (псевдо-)Римановой геометрии здесь:
https://arxiv.org/abs/1608.04593

В своих суждениях Вы вводите новый термин «Эфиродинамическая модель» как производное понятие от понятия «эфир» не давая ему никакого определения в общепринятых терминах.
«В эфиродинамических моделях элементарные частицы трактуются как замкнутые вихревые образования (кольца), в стенках которых эфир существенно уплотнён, а элементарные частицы, атомы и молекулы, — это конструкции, объединяющие такие вихри. Существование кольцевого и винтового движений соответствует наличию у частиц механического момента (спина), направленного вдоль оси его свободного движения»

Либо же дайте какое-то Ваше определение «эфира», либо же устраните противоречия в понятиях эфира, накопившиеся со времён Рене Декарта, чтобы Ваши суждения стали более удобоусвояемыми. Мезенцев.

«В конце XIX века в теории эфира возникли непреодолимые трудности, вынудившие физиков отказаться от понятия эфира и признать электромагнитное поле самодостаточным физическим объектом, не нуждающимся в дополнительном носителе. Абсолютное пространство было упразднено специальной теорией относительности. Неоднократные попытки отдельных учёных возродить концепцию эфира в той или иной форме (например, связать эфир с физическим вакуумом) успеха не имели». Википедия

Постоянная Планка для одного электрона будет зависеть от числа электронов в атоме и для алюминия равна h1 = h / 13*1/D^2 = 171*10^-33 / 13 *1^2*10^20 = 13,15*10^-53 дж./сек

Формула Планка — выражение, описывающее спектральное распределение энергии излучения абсолютно чёрного тела(АЧТ)…в модели,для вывода формулы Планк заполнял пространство АЧТ трёхмерными гармоническими осцилляторами,которыми пространство заполнить можно шестью способами(Платоновы тела-многогранники),НО только для одного(додекаэдра-12гр.)эксперимент сходиться с моделью(..второе не аргументированное допущение,а ПЕРВОЕ—дискретность энергии,чтобы избежать расхождение выведенной формулы при увеличении частоты колебаний осцилляторов(«ультофиолетовая катастрофа»)….ТАК ВОТ h (пост Планка) связывает результаты эксперимента с выведенной формулой в конкретной модели Планка с двумя допущениями

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Происхождение константы

250px Wiens law.svg

Постоянная Планка была сформулирована как часть успешных усилий Макса Планка по созданию математического выражения, которое точно предсказывало наблюдаемое спектральное распределение теплового излучения от закрытой печи ( излучение черного тела ). Это математическое выражение теперь известно как закон Планка.

показывает, как излучаемая энергия, излучаемая на более коротких длинах волн, увеличивается с температурой быстрее, чем энергия, излучаемая на более длинных волнах.

интерпретировать U N [ колебательную энергию N осцилляторов ] не как непрерывную, бесконечно делимую величину, а как дискретную величину, состоящую из целого числа конечных равных частей. Назовем каждую такую ​​часть элементом энергии ε;

Этим новым условием Планк ввел квантование энергии осцилляторов, «чисто формальное предположение… на самом деле я не особо об этом думал…», по его собственным словам, но такое, которое произвело революцию в физике. Применение этого нового подхода к закону смещения Вина показало, что «элемент энергии» должен быть пропорционален частоте осциллятора, первая версия того, что сейчас иногда называют « соотношением Планка – Эйнштейна »:

350px Black body.svg

Разработка и применение

Фотоэлектрический эффект

Атомная структура

220px Bohr atom model.svg

Принцип неопределенности

Энергия фотона

Соотношение Планка – Эйнштейна связывает конкретную энергию фотона E с соответствующей волновой частотой f :

Эта энергия чрезвычайно мала с точки зрения обычно воспринимаемых повседневных предметов.

Длина волны де Бройля λ частицы определяется выражением

Энергия фотона с угловой частотой & omega = 2 πf задается

в то время как его линейный импульс относится к

Во многих случаях, например, для монохроматического света или для атомов, квантование энергии также подразумевает, что разрешены только определенные уровни энергии, а значения между ними запрещены.

Ценить

Понимание «фиксации» значения h

Значение ценности

час знак равно 13,1 Q μ 0 ϵ 0 ζ 2 <\ displaystyle h = 13.1Q <\ sqrt <\ frac <\ mu _ <0>> <\ epsilon _ <0>>>> \ zeta ^ <2>> svg,

Определение

В принципе, постоянную Планка можно определить, исследуя спектр излучателя черного тела или кинетическую энергию фотоэлектронов, и именно так ее значение было впервые вычислено в начале двадцатого века. На практике это уже не самые точные методы.

Постоянная Джозефсона

K J знак равно ν U знак равно 2 е час <\ displaystyle K _ <\ rm > = <\ frac <\ nu>> = <\ frac <2e>> \,> svg

Кормовой баланс

Магнитный резонанс

γ п ′ знак равно μ п ′ я ℏ знак равно 2 μ п ′ ℏ <\ displaystyle \ gamma _ <\ rm

> ^ <\ prime>= <\ frac <\ mu _ <\ rm

> ^ <\ prime>> > = <\ frac < 2 \ mu _ <\ rm

> ^ <\ prime>> <\ hbar>>> svg

Подстановка дает выражение для постоянной Планка через Γp-90 (hi):

Постоянная Фарадея

Плотность рентгеновского кристалла

Ускоритель частиц

Экспериментальное измерение постоянной Планка в лаборатории Большого адронного коллайдера было проведено в 2011 году. Исследование под названием PCC с использованием гигантского ускорителя частиц помогло лучше понять взаимосвязь между постоянной Планка и измерением расстояний в космосе.

Источник

Постоянная Планка

6,626 070 040(81) • 10 −34

4,135 667 662(25) • 10 −15

6,626 070 040(81) • 10 −27

743afbf861c093c23519eae0cccd175a

Скорость света c связана с частотой ν и длиной волны λ соотношением:

c30a23e98367f7e24b1f952315a094d9

С учётом этого соотношение Планка записывается так:

5728fa2c40fb0a81a24b5f3b24c04e0c

Часто применяется величина

image001Дж•c,

image002эрг•c,

image003эВ•c,

cba99a7f9356063e9069c469affb76d5

Согласно гипотезе Планка, впоследствии подтверждённой, энергия атомных состояний является квантованной. Это приводит к тому, что нагретое вещество излучает электромагнитные кванты или фотоны определённых частот, спектр которых зависит от химического состава вещества.

В Юникоде постоянная Планка занимает позицию U+210E (h), а постоянная Дирака U+210F (ħ).

Содержание

Величина

Постоянная Планка имеет размерность энергии, умноженной на время, как и размерность действия. В международной системе единиц СИ постоянная Планка выражается в единицах Дж•с. Такую же размерность имеет произведение импульса на расстояние в виде Н•м•с, а также момент импульса.

Значение постоянной Планка равно: [1]

image004Дж•с image005эВ•с.

Две цифры между скобками обозначают неопределённость в двух последних цифрах значения постоянной Планка (данные обновляются приблизительно каждые 4 года).

Происхождение постоянной Планка

Излучение чёрного тела

Интенсивность света, излучаемая чёрным телом в зависимости от длины волны. Кривые обозначены разным цветом и построены для разных температур тела. Планк был первым, кто объяснил форму этих кривых

В конце 19 века Планк исследовал проблему излучения абсолютно чёрного тела, которую за 40 лет до этого сформулировал Кирхгоф. Нагретые тела светятся тем сильнее, чем выше их температура и больше внутренняя тепловая энергия. Теплота распределяется между всеми атомами тела, приводя их в движение друг относительно друга и к возбуждению электронов в атомах. При переходе электронов к устойчивым состояниям излучаются фотоны, которые могут снова поглощаться атомами. При каждой температуре возможно состояние равновесия между излучением и веществом, при этом доля энергии излучения в общей энергии системы зависит от температуры. В состоянии равновесия с излучением абсолютно чёрное тело не только поглощает всё падающее на него излучение, но и излучает само то же самое количество энергии, по определённому закону распределения энергии по частотам. Закон, связывающий температуру тела с мощностью общей излучаемой энергии с единицы поверхности тела, носит название закон Стефана-Больцмана и был установлен в 1879–1884 гг.

При нагревании увеличивается не только общее количество излучаемой энергии, но меняется и состав излучения. Это видно по тому, что меняется цвет нагреваемых тел. Согласно закону смещения Вина 1893 г., основанному на принципе адиабатического инварианта, для каждой температуры можно вычислить длину волны излучения, при которой тело светится наиболее сильно. Вин сделал достаточно точную оценку формы энергетического спектра чёрного тела при высоких частотах, но не смог объяснить ни форму спектра, ни его поведение при низких частотах.

Планк предположил, что поведение света подобно движению набора множества одинаковых гармонических осцилляторов. Он изучал изменение энтропии этих осцилляторов в зависимости от температуры, пытаясь обосновать закон Вина, и нашёл подходящую математическую функцию для спектра чёрного тела. [2]

Однако вскоре Планк понял, что кроме его решения возможны и другие, приводящие к другим значениям энтропии осцилляторов. В результате он был вынужден использовать вместо феноменологического подхода отвергаемую им ранее статистическую физику, [2] что он описывал как «акт отчаяния … Я был готов пожертвовать любыми моими предыдущими убеждениями в физике.» [3] Одним из новых принятых Планком условий было:

интерпретировать U N ( энергия колебаний N осцилляторов ) не как непрерывную неограниченно делимую величину, а как дискретную величину, состоящую из суммы ограниченных равных частей. Обозначим каждую такую часть в виде элемента энергии через ε; [2]

С этим новым условием Планк фактически вводил квантованность энергии осцилляторов, говоря, что это «чисто формальное предположение … на самом деле я не думал об этом глубоко…», [4] однако это привело к настоящей революции в физике. Применение нового подхода к закону смещения Вина показало, что «элемент энергии» должен быть пропорционален частоте осциллятора. Это было первой версией того, что сейчас называется «формула Планка»:

743afbf861c093c23519eae0cccd175a

Планку удалось вычислить значение h из экспериментальных данных по излучению чёрного тела: его результат был 6,55 • 10 −34 Дж•с, с точностью 1,2 % от принятого сейчас значения. [2] Он также смог впервые определить постоянную Больцмана k B из тех же данных и своей теории. [5]

Проблема чёрного тела была пересмотрена в 1905 г., когда Рэлей и Джинс с одной стороны, и Эйнштейн с другой стороны, независимо доказали, что классическая электродинамика не может обосновать наблюдаемый спектр излучения. Это привело к так называемой «ультрафиолетовой катастрофе», обозначенной таким образом Эренфестом в 1911 г. Усилия теоретиков (вместе с работой Эйнштейна по фотоэффекту) привели к признанию того, что постулат Планка о квантовании уровней энергии является не простым математическим формализмом, а важным элементом представлений о физической реальности. Первый Сольвеевский конгресс в 1911 г. был посвящён «теории радиации и квантов». [6] Макс Планк в 1918 г. получил Нобелевскую премию по физике «за признание заслуг в развитии физики и открытие кванта энергии».

Фотоэффект

До работы Эйнштейна каждое электромагнитное излучение рассматривалось в виде набора волн, обладающих своей «частотой» и «длиной волны». Энергия, переносимая волной за единицу времени, называется интенсивностью. Аналогичные параметры имеют и другие виды волн, например звуковая волна или волна на воде. Однако перенос энергии, связанной с фотоэффектом, не согласуется с волновой картиной света.

Кинетическая энергия фотоэлектронов, появляющихся в фотоэффекте, может быть измерена. Оказывается, что она не зависит от интенсивности света, [8] но зависит линейно от частоты. [10] При этом увеличение интенсивности света приводит не к увеличению кинетической энергии фотоэлектронов, а к увеличению их количества. [8] Если же частота слишком мала и кинетическая энергия фотоэлектронов порядка нуля, то фотоэффект исчезает, несмотря на значительную интенсивность света. [10]

Согласно объяснению Эйнштейна, в данных наблюдениях проявляется квантовая природа света; энергия света переносится малыми «пакетами» или квантами, а не в виде непрерывной волны. Величина этих «пакетов» энергии, которые позже назвали фотонами, была той же самой, что и у «элементов энергии» Планка. Это привело к современному виду формулы Планка для энергии фотона:

743afbf861c093c23519eae0cccd175a

Структура атома

Источник

admin
Делаю сам
Adblock
detector