普朗克量子假说的提出和徘徊

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1、Vo1．42No．100ct．20l3中：}b{学参考史薄拾贝普朗克量子假说@提出和徘徊*侯新杰安淑盈乔璨陈留定(河南师范大学物理与电子工程学院河南新乡453007)文章编号：1002—218X(2013)010—0045—04中图分类号：G632．4文献标识码：B摘要：回顾了普朗克量子假说的提出过程，从方法论和科学史思想的角度分析了普朗克取得理论成功的两个重要因素，从哲学信念的影响和对经典物理的崇拜两个方面分析了普朗克量子论的徘徊原因．关键词：普朗克；量子假说；黑体辐射；经典物理2O世纪初期，量子力学的提出和建立为我们打历史考察．开了微观世界

2、的大门，是人类关于自然界的认识由宏一、普朗克量子假说的提出观世界深入到微观世界的一个伟大创举．在它的建立1．普朗克量子假说的提出过程和发展过程中，一大批优秀的物理学家为之奉献了自普朗克量子假说的提出始于对热辐射问题的研己杰出的智慧和才华，德国物理学家马克斯·普朗克究，1859年德国物理学家基尔霍夫提出了“绝对黑就是其中之一．体”的概念，所谓绝对黑体是一种理想模型，是指将1900年12月14日，普朗克在德国物理学会的一入射的电磁波全部吸收，既没有反射也没有透射的次例会上做了《论正常光谱中的能量分布》的报告指物体．1895年卢梅尔和维恩借助基尔霍夫

3、的思想，出，为了从理论上解释正确的辐射公式，就应该认为用开有小孑L的密封空腔构造了“绝对黑体(简称黑在黑体辐射中物质吸收(或辐射)的能量不是连续的，体)”模型，这为定量研究热辐射提供了重要的实验而是以一个最小能量单位一份一份地进行的．普朗克手段．随后，关于黑体辐射得到了两个比较成功的经把这个最小的、不可分的能量单元称之为“能量子”，验公式，一个是1896年德国物理学家维恩由纯热力其数值大小为矗v，其中v是辐射频率，h叫“作用量学理论出发，得到在短波附近与实验结果相符，但在子”，即普朗克常数．1】这一天被后人称为量子理论的长波附近与实验存在较大偏

4、差的维恩辐射公式；另“诞生日”，普朗克因提出量子假说而被人们尊称为一个是英国物理学家瑞利和金斯在1900年由经典“量子论的奠基人”．电动力学和统计理论的能均分定理出发，提出在长然而，普朗克在开始研究黑体辐射时并没有打算波附近与实验相符，而在短波附近与实验存在严重打破经典物理学中“一切自然过程都是连续”的观念，不一致的瑞利一金斯公式．12显然，在经典物理理论在量子假说提出后，他为了把这一假设重新纳入经典指导下得到的上述两个辐射公式，都不能独自圆满理论范畴而做了十多年看似徒劳无功的努力．尽管在地解释黑体辐射的实验事实．这在一定程度上很明这场2O世纪

5、最伟大的现代物理革命中，普朗克并不显地暴露了经典理论的严重局限性，它直接导致普是一个自觉积极的革命者，但他所做的研究毕竟是具朗克量子假说的诞生．有划时代意义的重大发现，他后来对量子论的徘徊也普朗克对热辐射的经典性研究开始于1896年，并不是一味地倒退．普朗克量子假说提出和徘徊的历当维恩的黑体辐射公式问世后，引起了很多相关研究程为科学工作者提供了有益的物理学方法论启示，本者的注意．维恩在推导辐射定律时，引入了一些任意文将重新回顾普朗克量子论征途，并对其作一详尽的的假定，有学者认为它或许只是猜测的产物，所以普*河南省教师教育课程改革研究项目资助课题

6、“中小学研究性学习主题开发与实施策略”的阶段性研究成果(文件批准号教~E2ol2]一11l1)．【—E-mail：phycfe21@sinacorn第42卷第10期中：}b学参考20]3年10月史薄拾贝朗克认为有必要对维恩的工作进行重新研究．普朗克遍表达式：s—kln，其中∞是相应于这一态的几率，独特的研究方法在于他不限于以往用黑体的温度表它实际上是将总能量E分配到N个频率为的振子示辐射强度，而是将熵作为最基本的出发点．他的第上的分配方式数．这一公式表明振子只能包含分立的一步工作是由电磁学理论出发证明空腔内辐射不可能量，这就是说，如果振子的振动

7、频率是，那它的能逆地达到平衡状态，从而不依赖于分子运动假说而给量只能是的整数倍．矗v为振子的能量的最小单位，熵以严格定义，但这需要假定振子可对周围辐射场的被称作是“能量子”，h是一个非常小的常数，被普朗能量产生单向不可逆的作用，这个假定受到了波尔兹克称为“作用量子”，后被称为普朗克常数，普朗克常曼的有力驳斥，当时波尔兹曼以成熟的经验向普朗克数是现代物理学中最重要的物理常数，它的提出标志证明了振子的作用是可逆的．这使普朗克放弃了电磁着物理学从“经典幼虫”幻化成了“现代蝴蝶”．1_5在整学方面的讨论改从热力学角度对熵进行考察，重新得个过程中普朗克不

8、自觉地提出了与经典连续性思想到了维恩定律．然而，从1897年起，有研究者对空腔相悖的量子假说，在量子假说的基础之上，普朗克的中的能量谱作了精确的测量，