第一节　紫外灾难和普朗克的量子假说

　　上一代人能取得自然知识的如此神奇进展，应归功于人们从传统思想束缚下获得的这一解放。　　　　　　　　　　　——玻尔

一、紫外灾难

　　19世纪末，由于冶金等各方面的需求，人们急于知道辐射强度与光波长之间的函数关系。单靠实验逐一找对应点的方法，犹如钝刀子割肉。当时维恩和瑞利-金斯分别发表了两个公式，试图解决这一问题。

　　1.辐射强度随波长变化的规律图

　　2.维恩定律

　　ρ是辐射能密度，ν是频率， T是温度。

　　在短波区和实验结果符合，而在长波区不符。

　　3.瑞利——金斯定律

　　在长波区和实验结果符合，而在短波区不符。而且当波长接近紫外时，计算出的能量为无限大!

　　但瑞利——金斯等人得出的共识，是根据经典物理的理论严密推导的，瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人，理论值与实验值在短波区的北辙南辕，使人们不得不称之为“紫外灾难”。

　　紫外灾难也就是经典物理的灾难。

二、普朗克独步一时的研究

　　1.普朗克 (1858-1947) :诞生在德国，中学毕业后，踌躇于物理和音乐之间，老师劝他不要选物理，但普朗克选择了物理，于1879年获得博士学位。

　　个人生活不幸，第一个儿子死于一战，二儿因要谋刺希特勒而牺牲。一次空袭中，家被炸毁。

　　2.普朗克的内插公式

　 当ν→０，即在长波范围，普朗克定律变为瑞利——金斯公式。

　　当ν→∞，即在短波范围，又与维恩定律一致。

　　将维恩公式和瑞利公式综合在一起，理论值与实验结果符合得较好。

　　3.普朗克的能量子假设

　　普朗克写道:“即使这个新的辐射公式证明是绝对精确的，但若仅仅是一个侥幸揣测出来的公式，它的价值也只能是有限的。”普朗克并不满足于自己的一得之功。

　　他大胆地将热力学的熵与能量的分配相联系，独创了能量子理论。

　　只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。——恩格斯

　　1900年12月14日，普朗克提出了一个假设，即能量可以划分成n个相等的小份，每个小份叫能量子，每个能量子又与频率成正比，比例系数为h。

　　这一天，被称为量子力学的生日。

　　h——普朗克常数，就好象普罗米休斯从天上引来的一粒火种，使人们从传统思想的束缚下获得了解放!黑体辐射，光电效应，原子光谱，康普顿效应等都是普朗克假说的发展结果，是经典物理所不能解释的。

　　这个发现将人类的观念——不仅是有关经典科学的观念，而且是有关通常思维方式的观念的基础砸得粉碎。　　　　　　　　　　　　　　——玻尔

　　普朗克于1918年获诺贝尔奖。