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纳米白炽灯与普朗克的量子学说

(2012-06-22 06:48:52)
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it

     纳米白炽灯(Nano incandescent light bulb)有何意义?与普朗克量子论有何关系?这是一个极为有趣的问题。

          一百多年前,爱迪生(Thomas Edison)发明了白炽灯,从此以后,人类社会告别了夜晚的黑暗。2009512日,美国加州大学Chris Regan及其研发团队点亮了一只“纳米白炽灯”,具有同样的重大意义。纳米白炽灯其实就是由放在真空环境中的“碳纳米管”(carbon nanotube)所构成的“纳米灯丝”(filament),大约有100个碳原子粗细,其长度大约为2000万个碳原子那么长,很细,也很短。注:相比爱迪生的白炽灯丝,这种纳米灯丝要细10万倍,短1万倍。这是需要我们事先想清楚的事情,请看下图:

http://images.iop.org/objects/phw/news/thumb/13/5/10/bulb.jpg
      
我们注意,这根纳米白炽灯的亮度可以人工“调节”(调节其通过的电流强度),此时,纳米灯丝的温度极高,使其发出明亮的光芒(基于普朗克的量子效应,发出白炽光),而其耗电相对极其微小。由此,我们不难想象:纳米白炽灯的美好前景。(注意:我国也要发展节能环保产业)。

          量子论的核心思想是,从纳米灯丝发出的光(Light),其能量(Energy)不是数学意义上的“连续统“,而是离散的,必须满足以下关系式:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/math/8/f/b/8fb5e18961a038bdb14cd83ff57c6d62.png

          公式中的字母”h”表示一个”四海不变“的衡量(即普朗克”常数“),后面的希腊字母”http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/math/7/3/6/7368318dd3647eb6bbf6afaf6d26c48d.png“代表光的频率。这就是说,光线的能量E必须等于普朗克常数h的倍数。普朗克常数h的值很小、很小,比纳米量级还要小几个数量级,但是,不能省略不计。......说起普朗克的量子论(学说),话就多的去了。还有所谓的”普朗克长度“(”Planck Length“:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/math/8/2/c/82c34fdb98e15fd33aec12113fc37278.png

         物理测量已经证实:”普朗克长度“相比电子的半径还要小1015 倍!在这个世界上,比普朗克长度还要短的距离是不存在的。你能想象吗?且听下回分解。



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