普朗克
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普朗克公式光子能量的公式普朗克公式是描述物体辐射能量的量子化现象的公式,由德国物理学家马克斯·普朗克于1900年提出。
此公式被用来解释黑体辐射的谱线分布,成为量子力学的起点之一,为后来的量子理论打下了基础。
下面将详细介绍普朗克公式以及光子能量的计算公式。
首先,我们来看一下普朗克公式的表达形式。
普朗克公式可以表示为:E=h*ν其中,E表示光子能量,h是普朗克常数,ν表示光子的频率。
普朗克常数h的数值为6.63×10^(-34)J·s。
该常数是量子力学中的基本物理常数之一,与光子的能量密切相关。
光子的频率ν表示的是光的震动次数,是指单位时间内振动的次数。
频率与光子能量之间的关系由普朗克公式给出,可以看出光子的能量与频率成正比。
我们知道,光的波动性与粒子性都是存在的,光的能量可以用光子能量来表示。
光子是光的量子,具有能量、动量等粒子的特性。
光子能量与光子的频率呈正比,频率越高,光子能量越大。
根据普朗克公式,我们可以计算光子的能量。
以可见光为例,可见光的频率范围为4×10^14Hz到8×10^14Hz。
假设光的频率为7×10^14Hz,则根据普朗克公式,计算得到光子的能量为:E=6.63×10^(-34)J·s*7×10^14Hz=4.641×10^(-19)J这就是光子的能量。
这个能量非常微小,对比于常见的物质的能量,可以说是非常微弱的。
根据普朗克公式,我们可以进一步了解光的量子化现象。
根据公式,我们可以看到光子能量和频率之间的关系是线性的,而不是连续的。
这就意味着,光的能量不是连续变化的,而是量子化的。
这一发现对量子力学的发展起到了重要的推动作用。
普朗克公式揭示了能量的离散性,为后来的量子理论奠定了基础。
它也是量子力学中能量量子化的重要证据之一总结起来,普朗克公式是描述物体辐射能量的量子化现象的公式,根据该公式,光子的能量与光子的频率成正比。
测量普朗克常数的方法
测量普朗克常数的方法有多种,下面列举几种常用的方法:
1. 光电效应法:利用光电效应原理,测量光子的能量与光电子的动能之间的关系,通过测量电子动能以及光子频率,可以反推出普朗克常数。
2. 满井法:利用黑体辐射定律,通过测量黑体辐射的强度与频率之间的关系,以及测量黑体温度,可以计算出普朗克常数。
3. 输运电子法:利用金属阻热电阻和金属阻府尔电阻之间的关系,测量电阻与温度的关系,通过测量金属电阻的变化可以计算出普朗克常数。
4. 气体阴极放电法:通过对气体阴极放电过程中的电流-电压特性曲线进行测量,可以计算出阴极电流阈值和普朗克常数之间的关系,从而测量普朗克常数。
上述方法中,使用光电效应和满井法是目前最常用的测量普朗克常数的方法。
普朗克常数公式普朗克常数是量子物理学中的一个基本参数,用于描述微观世界的最小能量单位。
它的数值由德国物理学家马克斯·普朗克在1900年提出,标志着量子时代的开始。
本文将介绍普朗克常数的定义、意义以及在物理学领域的应用和现实生活中的实例。
一、普朗克常数的定义和意义普朗克常数(Planck constant)用符号h表示,单位为焦耳·秒(J·s),它的数值约为6.626×10^-34 J·s。
普朗克常数有两个基本意义:1.它是一个能量的单位,表示量子化的最小能量单位。
在经典物理学中,能量是连续的,而在量子物理学中,能量是离散的,以普朗克常数为最小单位进行量子化。
2.普朗克常数与光速相结合,构成了量子力学的基本框架。
光速是宏观世界和微观世界的分界线,而普朗克常数则揭示了微观世界的量子特性。
二、普朗克常数与量子物理学的关系普朗克常数是量子物理学的基础,它奠定了量子化的概念。
量子物理学揭示了微观世界的规律,与经典物理学有很大不同。
在量子世界中,粒子和波的双重性、不确定性原理以及波函数坍缩等现象成为主导。
普朗克常数在这一理论体系中起着关键作用。
三、普朗克常数在物理学领域的应用普朗克常数在物理学中具有广泛的应用,例如:1.量子力学:普朗克常数是量子力学的基本参数,用于描述粒子的能量、动量、角动量等。
2.量子比特:在量子计算中,普朗克常数用于衡量量子比特的状态和运算。
3.光谱分析:普朗克常数与光速共同确定了电磁波的量子化,从而应用于光谱分析等领域。
四、普朗克常数在现实生活中的实例普朗克常数虽然是一个微观的物理概念,但在现实生活中也有一定的应用,例如:1.激光技术:激光的原理基于量子物理学,普朗克常数在这一领域具有重要作用。
2.半导体技术:半导体材料的特性受到量子力学的影响,普朗克常数在这里发挥着关键作用。
3.核能:核能的释放与核子的量子特性密切相关,普朗克常数在这里也起到关键作用。
普朗克常数的实验原理及方法摘要:一、普朗克常数的定义及意义二、实验原理1.量子化现象2.黑体辐射3.能量子概念的提出三、实验方法1.基本实验装置2.实验数据的处理与分析3.普朗克常数的测定四、实验成果与应用1.量子力学的建立2.普朗克常数在现代科学研究中的重要性五、总结与展望正文:普朗克常数是一个物理学基本常数,它对于量子力学的发展具有重要意义。
本文将从普朗克常数的定义及意义、实验原理、实验方法、实验成果与应用等方面进行详细阐述。
首先,普朗克常数(Planck constant)是由德国物理学家马克斯·普朗克在1900年提出的一个物理常数,用符号h表示。
它代表了量子化的最小能量单位,即能量量子(energy quanta)。
普朗克常数的发现,标志着量子时代的来临,为量子力学的发展奠定了基础。
实验原理方面,普朗克常数的测定与量子化现象、黑体辐射等现象密切相关。
量子化现象是指物质微观世界的能量传递与转化是以最小能量单位(能量子)进行的。
黑体辐射实验则揭示了电磁辐射的能量分布规律,从而为普朗克常数的提出提供了实验依据。
在实验方法方面,研究人员设计了一种基本实验装置,用于测量不同频率光子的能量。
通过测量光子能量与频率之间的关系,可以得到普朗克常数的值。
实验数据的处理与分析过程中,科学家们采用了多种方法,如迈克尔逊-莫雷干涉仪、光电效应等,以提高实验精度。
实验成果方面,普朗克常数的测定对于量子力学的建立具有重要意义。
量子力学是一个描述微观世界规律的物理学分支,它改变了人们对物质的认识。
普朗克常数在现代科学研究中具有广泛的应用,例如在激光、半导体、核物理等领域。
总之,普朗克常数是一个具有重要意义的物理常数,它的发现与测定揭示了量子世界的奥秘。
随着科学技术的不断发展,普朗克常数在未来的科学研究中将继续发挥重要作用。
普朗克常数和能量引言普朗克常数是量子力学的基础常数之一,它对于描述微观世界的能量和频率具有重要作用。
本文将介绍普朗克常数的定义、量纲、物理意义以及与能量的关系。
同时,还将讨论普朗克常数在黑体辐射、光子学和原子物理等领域的应用。
普朗克常数的定义和量纲普朗克常数(Planck’s constant),通常用符号”h”表示,是量子力学中最重要的基本常数之一。
它由德国物理学家马克斯·普朗克于1900年提出,并被用于解释黑体辐射问题,为量子力学的诞生奠定了基础。
普朗克常数的数值为6.62607015×10^-34 J·s。
其中,J表示焦耳(能量的国际单位),s表示秒(时间的国际单位)。
因此,普朗克常数的量纲为能量乘以时间的倒数,即[ML2T{-1}]。
普朗克常数的物理意义普朗克常数的物理意义在于它揭示了能量的离散性和微观粒子的波粒二象性。
根据量子力学的原理,微观粒子的能量是量子化的,即只能取离散的数值。
普朗克常数h就是量子化能量的比例常数。
根据普朗克常数的定义,我们可以得到能量的量子化公式:[E = nh],其中E表示能量,n为量子数,()表示频率。
这个公式表明,能量的大小和频率成正比,而比例常数就是普朗克常数h。
这也意味着,能量的大小是由微观粒子的频率决定的,频率越高,能量越大。
普朗克常数与能量的关系普朗克常数和能量之间的关系可以从量子化能量的公式中看出。
根据公式[E = nh],我们可以得到以下结论:1.能量是离散的:根据公式,能量只能取离散的数值,而不能连续变化。
这是量子力学的基本原理之一。
2.能量和频率成正比:能量的大小与频率成正比,频率越高,能量越大。
这也符合我们日常生活中的经验,例如高频率的光线比低频率的光线更具能量。
普朗克常数还可以用于计算光子的能量。
根据光的波粒二象性,光可以看作是由粒子组成的,每个粒子被称为光子。
光子的能量可以通过普朗克常数和光的频率计算得到:[E = h]。
物理名言普朗克
摘要:
1.普朗克的简介
2.普朗克的物理名言
3.普朗克名言的启示
正文:
普朗克,全名马克斯·普朗克,生于1858 年,是一位德国著名的物理学家和量子力学的奠基者。
他在物理学领域的贡献具有世界性的影响,尤其是在热辐射和量子力学领域的研究,被誉为二十世纪最伟大的科学家之一。
普朗克的物理名言是:“科学在内在逻辑的一致性方面,比外在的实用性更加重要。
”这句话强调了科学研究的内在价值,即科学知识本身的逻辑一致性和真理性,而非其实用性或者功利性。
普朗克的这句名言对我们的科学研究有着重要的启示。
首先,科学研究应当以追求真理为目的,而不是以追求实用性或者功利性为目标。
科学知识的价值在于它能够揭示自然界的规律,而不在于它能够带来多大的实用价值。
其次,科学研究应当注重内在逻辑的一致性,即科学知识的本身必须符合逻辑,没有自相矛盾的地方。
如果科学知识的内在逻辑不一致,那么无论它多么实用,也是不可接受的。
普朗克趣闻轶事 普朗克 趣闻轶事1、启蒙老师 普朗克走上研究自然科学的道路,在很大程度上应该归功于一个名叫缪勒的中学老师。
普朗克童 年时期爱好音乐,又爱好文学。
后来他听了缪勒讲的一个动人故事:一个建筑工匠花了很大的力气把 砖搬到屋顶上,工匠做的功并没有消失,而是变成能量贮存下来了;一旦砖块因为风化松动掉下来, 砸在别人头上或者东西上面,能量又会被释放出来,……这个能量守恒定律的故事给普朗克留下了终 生难忘的印象,不但使他的爱好转向自然科学,而且成为他以后研究工作的基础之一。
2、普朗克行星 普朗克进入科学殿堂以后,无论遇到什么困难,都没有动摇过他献身于科学的决心。
他的家庭相 继发生过许多不幸:1909 年妻子去世,1916 年儿子在第一次世界大战中战死,1917 年和 1919 年两 个女儿先后都死于难产,1944 年长子被希特勒处死。
但是普朗克总是用奋发忘我的工作抑制自己的感 情和悲痛,为科学做出了一个又一个重要的贡献。
他一生发表了 215 篇研究论文和 7 部著作,其中包括《物理学中的哲学》一书。
在普朗克诞辰 80 周年的庆祝会上,人们“赠给”他一个小行星,并命名为“普朗克行星”。
1946 年他虽然体弱,但却非常高兴地出席了皇家学会的纪念牛顿的集会。
3.墓碑号刻着他的名和 h 的值 普朗克为人谦虚,作风严谨。
在 1918 年 4 月德国物理学会庆贺他 60 寿辰的纪念会上,普朗克致 答词说:“试想有一位矿工,他竭尽全力地进行贵重矿石的勘探,有一次他找到了天然金矿脉,而且 在进一步研究中发现它是无价之宝,比先前可能设想的还要贵重无数倍。
假如不是他自己碰上这个宝 藏,那么无疑地,他的同事也会很快地、幸运地碰上它的。
”这当然是普朗克的谦虚。
洛仑兹在评论 普朗克关于能量子这个大胆假设的时候所说的话,才道出了问题的本质。
他说:“我们一定不要忘记, 这样灵感观念的好运气,只有那些刻苦工作和深入思考的人才能得到。
普朗克,M普朗克,Max Planck (1858~1947) 近代伟大的德国物理学家,量子论的奠基人。
1858年4月23日生于基尔。
1867年,其父民法学教授J.W.von普朗克应慕尼黑大学的聘请任教,从而举家迁往慕尼黑。
普朗克在慕尼黑度过了少年时期,1874年入慕尼黑大学。
1877~1878年间,去柏林大学听过数学家K.外尔斯特拉斯和物理学家H.von亥姆霍兹和G.R.基尔霍夫的讲课。
普朗克晚年回忆这段经历时说,这两位物理学家的人品和治学态度对他有深刻影响,但他们的讲课却不能吸引他。
在柏林期间,普朗克认真自学了R.克劳修斯的主要著作《力学的热理论》,使他立志去寻找象热力学定律那样具有普遍性的规律。
1879年普朗克在慕尼黑大学得博士学位后,先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。
1888年基尔霍夫逝世后,柏林大学任命他为基尔霍夫的继任人(先任副教授,1892年后任教授)和理论物理学研究所主任。
1900年,他在黑体辐射研究中引入能量量子。
由于这一发现对物理学的发展作出的贡献,他获得1918年诺贝尔物理学奖。
普朗克早年的科学研究领域主要是热力学。
他的博士论文就是《论热力学的第二定律》。
他认为热力学第二定律不只是涉及热的现象,而且同一切自然过程有关。
他提出自然界的过程可以分为两类:中性的(即可逆的)和自然的(即不可逆的)。
自然过程的末态比其初态具有更大的优势,而中性过程的末态和初态却具有相同的优势。
克劳修斯所引入的概念──熵,就是这种优势的量度。
热力学第二定律的意义即在于它指出了自然过程的方向。
他认为由于熵的极大值对应于平衡态,所以深入地研究熵,将会掌握关于物理和化学平衡的一切规律。
此后,他从热力学的观点对物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。
可是不久,他在一本欧洲当时传播不广的美国杂志《康涅狄格学院学报》上看到美国物理学家J.W.吉布斯早在1873~1878年间已发表过关于这些工作的论文而感到难过;同时又因未能说服F.W.奥斯德瓦尔德等人接受克劳修斯的见解,他很感到沮丧。
这期间,黑体辐射问题吸引了普朗克的注意。
1860年基尔霍夫在研究空腔辐射时引入了绝对黑体这一概念。
基尔霍夫指出:当一个物体和辐射场交换能量而处于平衡态时,在单位时间和频率区间(□+d□)内,这物体单位表面积发射的能量□□和这物体对同一频率区间的辐射的吸收系数□□将只是温度□和频率□的函数,而与物体的其他特性无关,即□(1)□(□,□)就是绝对黑体的发射本领。
基尔霍夫还指出:对于实验物理学家和理论物理学家来说,找到这个函数是一个重要任务。
从此,许多实验物理学家开展了这方面的研究工作,不断改进实验设备和检测手段,逐步扩大了实验的温度范围和频率范围。
1870年,J.斯忒藩在总结实验观测的基础上提出,热物体所发射的总能量同物体的绝对温度T的4次方成正比。
1884年L.玻耳兹曼把热力学和当时新出现的J.C.麦克斯韦的电磁理论综合起来,从理论上证明了斯忒藩的结论是正确的;并指出只有绝对黑体才严格遵从这个规律。
他证明了对于一个有完全反射壁的空腔,它的发射本领同空腔内辐射密度□之间的关系为□=4□□/□,并进一步证明□(2)式中□是一常数,后来被称为斯忒藩-玻耳兹曼常数。
1893年W.维恩发表了他的对黑体辐射的研究成果,即著名的维恩位移定律。
1896年又提出一个辐射密度□的分布公式□(3)这结果为当时以及随后几年的实验所证实,但是维恩立论的依据却不能使人信服。
普朗克正是在这个时候,把他的研究重点转移到黑体辐射理论的。
1897~1899年,他发表了总题目为《论不可逆的辐射过程》的5篇论文,试图从研究一群可以辐射和吸收的谐振子与它周围的辐射场通过能量交换而达到平衡的情形入手,研究辐射的理论。
他认为,对于理想化谐振子成立的理论,能普遍适用于任何系统。
普朗克首先用麦克斯韦的电磁理论证明,黑体辐射的分布□(□,□)和谐振子系统的能量分布□(□,□)之间有□(4)这样的关系。
他分析了各种可能的分布定律,从而认为对于维恩分布可以定义谐振子的熵为□(5)其中□、□为常数,于是得到□。
(6)由于□、□、□都是正数,d□□/d□□就总是负数;这意味着当一个谐振子的能量偏离了它的平衡值时,它将回归到平衡值而使熵增加,这样平衡就和熵的最大值相对应了。
普朗克这时认为,热力学和黑体辐射理论由此取得了一致,他并且从这个熵的定义推导出维恩分布。
至此,普朗克看来已完全回答了基尔霍夫提出的挑战。
与此同时,实验技术有了很大的进展,1899年9月,柏林大学的O.R.陆末和E.普林斯海姆在向德国物理学会提出的一份报告中指出,在12□m到18□m波长范围内,他们的实验结果显然不符合维恩分布,随后柏林的H.鲁本斯和F.库耳鲍姆在他们的实验中把波长范围扩展到51.2□m,其实验结果明显地表明,在长波和高温的情况下□(□,□)和绝对温度成正比。
普朗克了解这些实验结果后认为,如果他们的结果是正确的,那末对于大的λ□的值,谐振子的熵应满足□。
(7)于是提出一个经验性的假定:□,(8)式中□、□都是普遍的常数。
两次积分后得□(9)式中□□=□□。
利用热力学关系□,最后得到□(10)1900年10月,普朗克向德国物理学会报告了这个结果,并且得知它和最新的实验数据十分符合。
他明了必须在热力学和电磁学理论之外去寻求这现象的物理学理由,因为他这两个熵的定义都满足理论上的要求。
在这以前,普朗克对玻耳兹曼的统计理论并不欣赏,但他曾负责编辑过他的老师和前任基尔霍夫文集的工作,因而对于玻耳兹曼理论的数学方面是很熟悉的。
这时他接受了玻耳兹曼关于熵的统计诠释(□=□ln□),并且应用了后者所用的组合计算方法。
普朗克发现当总能量由□个不可分割的部分组成,□=□□,它分配于□个(□是一大数)谐振子的每一个的能量是零或□的整数倍,那么根据概率理论这些谐振子的组态数就是□(11)因而由这□个谐振子组成的系统的熵□(12)应用斯特令定理,平均于一个谐振子的熵□(13)式(13)和上文的式(9)如此相似,只须令□这两式就完全一致了。
普朗克用符号□代替□□并称之为作用量子,这就是如今大家知道的普朗克常数。
他就这样求得黑体辐射的分布函数□(14)当时普朗克并未注意到□□这个能量子的物理意义,只把它看作是为进行组合计算而引进的一个数学工具。
另一方面他却极为重视常数□,他认为□和引力常数以及真空中的光速在自然科学中占有同等重要的地位,还曾建议用这三个与任何物质的属性无关的物理量作为自然单位制的基本量。
可是物理学此后的发展显示了能量量子的重要意义,正是普朗克的这个工作第一次把能量的不连续性引入人对自然过程的更进一步的认识。
普朗克常数h在一个物理过程中的作用是否可以忽略,也成了判断这个过程应当使用经典理论还是量子理论的标志。
普朗克是首先支持A.爱因斯坦发表狭义相对论的物理学家。
他自己还发表过关于狭义相对论的论文。
他从《物理学杂志》编辑部看到爱因斯坦的文章时,立即看出爱因斯坦文章的价值,他在柏林大学亲自主持了以爱因斯坦狭义相对论为主题的讨论会。
但是当实验物理学家W.考夫曼根据他的实验结果怀凝爱因斯坦的理论时,普朗克最初认为由于从实验结果计算出的电子速度大于光速,还认为“对于实验观察结果的解释理论还有不足之处”。
其后,1907年他根据新的实验结果断定“相对论占上风的可能性更大”。
这场争论最后由于新的实验事实完全证实了狭义相对论的正确性而结束。
但这一历史事实却显示出作为一位理论物理学家的普朗克对于实验观察如何的尊重。
自20世纪20年代以来,普朗克成了德国科学界的中心人物,与当时德国以及国外的知名物理学家都有着密切联系。
1918年被选为英国皇家学会会员,1930~1937年他担任威廉皇帝协会会长。
在那时期,柏林、格丁根、慕尼黑、莱比锡等大学成为世界科学的中心,是同普朗克、W.能斯脱、A.索末菲等人的努力分不开的。
在纳粹攫取德国政权之后,掀起大规模的反犹浪潮时,德国科学界中的纳粹分子提出所谓德意志物理学以反对爱因斯坦和他的相对论以及其他犹太科学家。
这时,普朗克和M.von 劳厄等少数物理学家义正词严地为科学的尊严而斗争;他们因此受到纳粹宣传机构放肆的诬蔑和攻击。
普朗克外境艰危,可以出走;但出于对祖国的热爱和眷恋,仍然决定留居国内。
在那样环境中,他尽可能为受迫害的犹太籍科学家提供帮助和支持,以至希特勒曾说:如果不是想到普朗克年事已高,早该把他送进集中营了。
1944年普朗克在柏林的住宅毁于空袭时,他的全部手稿和藏书以及他同许多科学家的往来信件同时被毁,这是科学界的重大损失。
第二次世界大战后,德国科学家恢复了威廉皇帝协会,为了表示对普朗克的崇敬,把它改名为马克斯·普朗克科学促进协会;普朗克也参加了协会的重建工作。
普朗克的一生经历了德意志帝国的鼎盛时期、两次世界大战、魏玛共和国和纳粹的兴起和覆灭。
他亲身参与并经历了两个世纪交替时期物理学上的巨大变革。
1947年10月4日在格丁根逝世。
普朗克著述甚多,《热辐射理论》和5卷本的《理论物理学导论》都有英文译本。
1949年出版了《讲演与回忆》,1958年又出版了3卷本的《论文和演讲集》。