加载中…
个人资料
  • 博客等级:
  • 博客积分:
  • 博客访问:
  • 关注人气:
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
正文 字体大小:

普朗克黑体辐射的公式

(2007-06-26 18:05:20)
标签:

杂谈

分类: MSN搬家

 

普朗克

当人们想到量子物理的先驱者时,脑中一定马上浮现Dirac、爱因斯坦、波尔、HeisenbergSchroedinger等人,然而,最初却是由于普朗克〈Max Planck〉对黑体辐射多年研究所累积在热力学方面过人的洞悉力,才建立起量子物理革命的舞台。虽然大家很快地就接受了普朗克的辐射法则,但是「能量量子化」这个崭新观念的重要性还是经过好多年后,才得到世人的关注。一旦大家重视它时,物理世界就呈现全然不同的面貌了。
   
1858年,普朗克诞生于学术世家,他的祖父与曾祖父都是德国哥廷根大学的神学教授,父亲则是基尔大学的法律教授。普朗克16岁进慕尼黑大学,主修物理,21岁得到博士学位,论文研究的是热力学的第二定律。之后,他于慕尼黑大学任教,直到1885年才转到基尔大学当讲座教授。四年后,他到柏林大学当理论物理的讲座教授,直到1927年退休为止,共任教38年。
普朗克研究热力学第二定律的论文,于1900年成为他发现作用量子化的研究基础,即现在所称的普朗克常数h1859年末,Kirchhoff曾为黑体如此下定义,说它是一个能将辐射完全放射与吸收的理想物体。直1890年代,科学家曾尝试以各种不同的理论与实验来决定能量的分布即以曲线来表示黑体在不同的温度下所放射出各不同频率辐射的能量。
    普朗克对于他的同事韦恩〈Wilhelm Wien〉在1896年所发现的公式特别感兴趣,因此,他做了一系列的尝试,希望在热力学第二定律的基础上导出「韦恩定律」。然而,190010月,他的同事所做的试验中已确切证明,韦恩定律在高频率时成立,低频率时则完全不对。为此,普朗克再着手于此方面的研究。他发现韦恩定律如果要在高频范围成立的话,那么在高频区辐射的熵在数学上必需和能量有关;他也发现如果是低频率时,辐射的熵与低频区能量的关系必需和高频区一样,才能与实验的结果一致。因此,他决定以最简单的方式将高、低频率的公式结合起来,终于导出了辐射能量与频率关系的公式。
   19001019日,普朗克将最后的结果于德国物理学会的会议中发表,得到大家的欢呼,认为正确无误。但对于普朗克来说,这只不过是「幸运的猜测」而已,所以他又试图从基本原理中去导出整个理论的架构。19001214日,他只经由引入一个在当时物理上是革命性的概念即组成黑体及将入射辐射能再放射出去的振子,无法连续性地吸收此能量,只能离散性地,或是量子性地进行就成功地达成了他的目的。
   能量量子化的概念基本上和过去所有的物理理论相抵触,它的重要性最初并未完全受到理解与重视,甚至普朗克本人也一样,只能算是一个勉强的革命家。
    然而,当它可以用来解释许多现象中的观测结果与古典理论之间的差异,其中包括爱因斯坦对光电效应的解释时,此概念的正确性就无可撼动了。1918年,普朗克因 「能量量子化的发现」之基本贡献得到了认同而获得诺贝尔物理奖。
    普朗克之后并未再做出其它重要性可与1900年的研究相比拟的重大发现,但他仍是科学界重要的人物,是著名科学家中最先支持爱因斯坦特殊相对论者之一。在他晚年时,普朗克更致力于哲学、美学与宗教问题的写作。1912年,他成为普鲁士科学院数学与物理组的永久执行长,1930-1937年间,他也是Kaiser Wilhelm研究院〈现在改名为普朗克研究院〉的院长。可惜他在专业领域上的成功并未反映在他个人的生活上,他第一任太太于1909年过世,与他共渡22年的婚姻生活;4个小孩中有3个于1919年前离开人世〈译者注:长子在第一次大战中身亡,一对双生女皆因难产过世〉。
   二次大战期间,普朗克决定留在德国,为德国物理界贡献心力,但那却是一个代价很大的决定。他在柏林的房子因遭到炮击而完全摧毁,而他当时剩下唯一的儿子因涉入1944720日刺杀希特勒的阴谋中,于1945年初遭到德国秘密警察盖世太保的执法身亡。普朗克于1947104日过世,享年89岁,留下第二任太太和第二次婚姻所生的一个儿子。注1:普朗克的音乐造诣很高,除了精通声乐、钢琴、风琴与小提琴外,他还擅长作曲与歌剧创作

0

阅读 收藏 喜欢 打印举报/Report
后一篇:Chris Pethick
  

新浪BLOG意见反馈留言板 欢迎批评指正

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 产品答疑

新浪公司 版权所有