Planck hipotézis
Optikával. speciális relativitáselmélet
13. § korpuszkuláris tulajdonságait a fény
13.4. Planck hipotézisét. Planck-képlet
Minden olyan kísérlet, hogy ebből a megfelelő képlet az energia elosztására spektrumában feketetest-sugárzás, koncepciója alapján az atom, mint egy klasszikus oszcillátorok, hiábavaló volt. Képtelenség megmagyarázni feketetest-sugárzás segítségével arzenálját a klasszikus fizika, egy „katasztrófa” neki.
Először nem volt hajlandó a klasszikus ötleteket a probléma megoldásának a sugárzás egy feketetest Planck (1858-1947). 1900-ban azt javasolta, alapvetően új kiszámítási módszerének r λ függvényében. T. alapuló kvantum ábrázolások. A módszer alapja az a hipotézis szerint a szervezet nem bocsát ki energia folyamatosan, külön részek, amelyek úgynevezett fotonok. A energia arányos a foton sugárzási frekvenciát (fordítottan arányos a hullámhossz):
ahol h = 6626 ∙ 10 -34 J ∙ s - Planck állandó. A mechanika mennyiség, amelynek méretei energia termék az idő az úgynevezett cselekvés. Ebben a tekintetben a Planck-állandó néha kvantum hatás. Új ötletek Planck energiakvantumok alapvetően megváltoztak a véleményét fizikusai elemi folyamatok fénykibocsátás, valamint az összes többi folyamat a mikroszkopikus világ. Így egy új korszak tanulmányozása az anyag szerkezetének és mozgása.
Vezetett a gondolatok a kvantum természetének hőmérsékleti sugárzás, Planck nyert kifejezést az emissziós feketetestvonalon:
ahol C - a fénysebesség vákuumban; k - a Boltzmann állandó; T - abszolút hőmérséklet; e - bázis a természetes logaritmus.
Szerint a Planck-képlet (13,11) minden egyes hullámhossz λ hőmérséklet növelésével csökken a értéke F H / k λ T, amely a nevezőben, R λ. T növekszik. Következésképpen, a hőmérséklet növekedésével növeli a emissziós minden része a spektrum, ahol ez a növekedés eltérő a különböző hullámhossz tartományok. Ez az függőség r λ. kísérletileg megfigyelt T a hőmérséklet.
Tekintsük a korlátozó esetek Planck-formula. A tartományban nagyon hosszú hullámú (λ -> ∞) energiája egyetlen foton képest kicsi a termikus mozgás energia kT. Ebben az esetben a értéke E-H / k λ T bővíthető egy sorozat Figyelembe véve csak az első két kifejezés a tágulási, elhanyagolva az utóbbi, a Planck-képlet (13.11) válik Rayleigh általános képletű - Jeans (13,8). A második határoló esetén nagyon rövid hullámhosszú, és a nevező (13.11) lehet elhanyagolható összehasonlítva az egység az első tag. Ezután Planck-féle formula redukáljuk képletű borok (13,7), amelyek leírják egy jól részét a spektrum tartományban rövid hullámhosszak.
Ellentétben képletű borok és Rayleigh - Jeans Planck képletű jól egyezik a kísérleti eredményeket a teljes tartományon hullámhossz és a hőmérséklet. Az integráció teljes hullámhossz Planck-formula is kap a Stefan - Boltzmann állandó, és nem végtelen, mint ahogy az a képlet a Rayleigh - Jeans.
Végül, a szabályok szerint a megállapítás a maximális funkciójának Planck képletű hagyományos módszerekkel az eltérés jelölés tudjuk levezetni Wien-féle eltolódási törvény. Hála Planck-formula lehet meghatározni, mint az összes többi törvényei feketetest-sugárzás.
Meg kell jegyezni, hogy alapuló Planck-formula az emissziós fekete test nem csupán a külső alakja a vonatkozó törvény, hanem meghatározza az állandó Stefan - Boltzmann állandó és σ Wien elmozdulás jog b-h egyetemes acél. k. A stb Jelezték így lett σ és b egybeesnek az empirikus értéket. Mindez arra enged következtetni, hogy a Planck-képlet írja le legjobban a hősugárzás.
Planck-formula nagy jelentősége van nemcsak az elmélet a hősugárzást, hanem a létesítmény modern véleményét az anyag szerkezetét, és mozgása.