Sensul fizic al scândurii constante este dimensiunea acesteia. Bara constantă și geometria naturii cuantice a luminii

Scânduri CONSTANTE
h, una dintre constantele numerice universale ale naturii, inclusă în multe formule și legi fizice care descriu comportamentul materiei și energiei la scara microlumii. Existența acestei constante a fost stabilită în 1900 de M. Planck, profesor de fizică la Universitatea din Berlin, într-o lucrare care a pus bazele teoriei cuantice. El a oferit și o estimare preliminară a valorii acesteia. Valoarea acceptată în prezent a constantei lui Planck este (6,6260755 ± 0,00023) * 10 -34 J * s. Planck a făcut această descoperire în timp ce încerca să găsească o explicație teoretică pentru spectrul radiațiilor emise de corpurile încălzite. O astfel de radiație este emisă de toate corpurile formate dintr-un număr mare de atomi la orice temperatură peste zero absolut, dar devine vizibilă numai la temperaturi apropiate de punctul de fierbere al apei 100 ° C și peste acesta. În plus, acoperă întregul spectru de la frecvență radio la infraroșu, vizibil și ultraviolet. În regiunea luminii vizibile, radiația devine suficient de strălucitoare doar la aproximativ 550 ° C. Dependența intensității radiației pe unitatea de timp de frecvență este caracterizată de distribuțiile spectrale prezentate în Fig. 1 pentru mai multe temperaturi. Intensitatea radiației la o anumită frecvență este cantitatea de energie emisă într-o bandă îngustă de frecvență în vecinătatea unei date date. Aria curbei este proporțională cu energia totală emisă la toate frecvențele. După cum este ușor de observat, această zonă crește rapid odată cu creșterea temperaturii.

Planck a vrut să derive teoretic funcția de distribuție spectrală și să găsească o explicație pentru două regularități simple stabilite experimental: frecvența corespunzătoare celei mai strălucitoare străluciri a unui corp încălzit este proporțională cu temperatura absolută și energia totală emisă pentru 1 cu o unitate de suprafață de suprafața unui corp absolut negru este a patra putere a temperaturii sale absolute... Prima regularitate poate fi exprimată prin formula

Unde nm este frecvența corespunzătoare intensității maxime a radiației, T este temperatura corporală absolută și a este o constantă în funcție de proprietățile obiectului care emite. Al doilea model este exprimat prin formula

Unde E este energia totală emisă de o unitate de suprafață în 1 s, s este o constantă care caracterizează obiectul care emite, iar T este temperatura absolută a corpului. Prima formulă se numește legea lui Wien a deplasării, iar a doua se numește legea Stefan-Boltzmann. Planck a căutat, pe baza acestor legi, să obțină o expresie exactă pentru distribuția spectrală a energiei radiate la orice temperatură. Natura universală a fenomenului ar putea fi explicată din punctul de vedere al celei de-a doua legi a termodinamicii, conform căreia procesele termice care se desfășoară spontan într-un sistem fizic merg întotdeauna în direcția stabilirii echilibrului termic în sistem. Imaginați-vă că două corpuri goale A și B de forme diferite, dimensiuni diferite și din materiale diferite, cu aceeași temperatură sunt față în față, așa cum se arată în Fig. 2. Dacă presupunem că de la A la B vine mai multă radiație decât de la B la A, atunci corpul B ar deveni inevitabil mai încălzit din cauza lui A și echilibrul ar fi perturbat în mod spontan. Această posibilitate este exclusă de a doua lege a termodinamicii și, prin urmare, ambele corpuri trebuie să emită aceeași cantitate de energie și, prin urmare, valoarea lui s în formula (2) nu depinde de dimensiunea și materialul suprafeței emitente, cu condiția ca acesta din urmă să fie un fel de cavitate. Dacă cavitățile ar fi separate de un ecran color care ar filtra și reflecta înapoi toate radiațiile, cu excepția radiațiilor cu orice frecvență, atunci tot ceea ce s-a spus ar rămâne adevărat. Aceasta înseamnă că cantitatea de radiație emisă de fiecare cavitate în fiecare parte a spectrului este aceeași, iar funcția de distribuție spectrală pentru cavitate are caracterul unei legi universale a naturii, iar cantitatea a din formula (1), ca mărimea s este o constantă fizică universală.

Planck, care era bine versat în termodinamică, a preferat o astfel de soluție la problemă și, acționând prin încercare și eroare, a găsit o formulă termodinamică care a făcut posibilă calcularea funcției de distribuție spectrală. Formula rezultată a fost în concordanță cu toate datele experimentale disponibile și, în special, cu formulele empirice (1) și (2). Pentru a explica acest lucru, Planck a folosit un truc inteligent sugerat de a doua lege a termodinamicii. Crezând pe bună dreptate că termodinamica materiei este mai bine studiată decât termodinamica radiațiilor, și-a concentrat atenția în primul rând asupra materialului pereților cavității, și nu asupra radiației din interiorul acesteia. Deoarece constantele incluse în legile Wien și Stefan-Boltzmann nu depind de natura substanței, Planck avea dreptul să facă orice presupunere cu privire la materialul pereților. El a ales un model în care pereții sunt compuși dintr-un număr imens de oscilatoare minuscule încărcate electric, fiecare cu frecvența sa. Oscilatorii sub influența radiațiilor incidente asupra lor pot vibra, în timp ce emit energie. Întregul proces ar putea fi investigat pornind de la binecunoscutele legi ale electrodinamicii, adică. funcția de distribuție spectrală a putut fi găsită prin calcularea energiei medii a oscilatoarelor cu frecvențe diferite. Inversând succesiunea raționamentului, Planck, pornind de la funcția de distribuție spectrală corectă pe care a ghicit-o, a găsit o formulă pentru energia medie U a unui oscilator cu o frecvență n într-o cavitate în echilibru la o temperatură absolută T:

Unde b este o mărime determinată experimental, iar k este o constantă (numită constantă Boltzmann, deși a fost introdusă pentru prima dată de Planck), care apare în termodinamică și teoria cinetică a gazelor. Deoarece această constantă intră de obicei cu un factor T, este convenabil să se introducă o nouă constantă h = bk. Atunci b = h / k și formula (3) pot fi rescrise ca

Noua constantă h este constanta lui Planck; valoarea sa calculată de Planck a fost de 6,55X10-34 JChs, care este doar cu aproximativ 1% diferită de valoarea modernă. Teoria lui Planck a făcut posibilă exprimarea valorii lui s în formula (2) prin h, k și viteza luminii c:

Această expresie a fost de acord cu experimentul în limitele preciziei cu care erau cunoscute constantele; mai târziu, măsurători mai precise nu au evidențiat nicio discrepanță. Astfel, problema explicării funcției de distribuție spectrală a fost redusă la o problemă „mai simplă”. A fost necesar să explicăm care este sensul fizic al constantei h sau, mai degrabă, produsul hn. Descoperirea lui Planck a fost că semnificația sa fizică poate fi explicată doar prin introducerea unui concept complet nou de „cuantum energetic” în mecanică. La 14 decembrie 1900, la o reuniune a Societății Germane de Fizică, Planck a arătat în prelegerea sa că formula (4), și astfel restul formulelor, pot fi explicate dacă presupunem că un oscilator cu o frecvență n schimbă energie cu un câmp electromagnetic nu continuu, ci ca în trepte, câștigând și pierzându-și energia în porțiuni discrete, cuante, fiecare dintre ele egală cu hn.
Vezi si
RADIATIE ELECTROMAGNETICA ;
CĂLDURĂ;
TERMODINAMICĂ.
Consecințele descoperirii făcute de Planck sunt prezentate în articolele EFECT FOTOELECTRIC;
EFECT COMPTON;
ATOM;
CONSTRUIREA ATOMULUI;
MECANICA CUANTICĂ . Mecanica cuantică este o teorie generală a fenomenelor la scara microlumilor. Descoperirea lui Planck apare acum ca o consecință importantă a unui caracter special care rezultă din ecuațiile acestei teorii. În special, s-a dovedit că este valabil pentru toate procesele de schimb de energie care au loc în timpul mișcării oscilatorii, de exemplu, în acustică și în fenomenele electromagnetice. Ea explică puterea mare de penetrare a radiațiilor X, ale căror frecvențe sunt de 100-10.000 de ori mai mari decât frecvențele caracteristice luminii vizibile și ale căror cuante au o energie în mod corespunzător mai mare. Descoperirea lui Planck servește drept bază pentru întreaga teorie ondulatorie a materiei, care se ocupă cu proprietățile undei ale particulelor elementare și combinațiile acestora. Din teoria lui Maxwell se știe că un fascicul de lumină cu energie E poartă un impuls p egal cu

Unde c este viteza luminii. Dacă cuantele de lumină sunt considerate particule, fiecare dintre ele având energie hn, atunci este firesc să presupunem că fiecare dintre ele are un impuls p egal cu hn / c. Relația fundamentală care leagă lungimea de undă l cu frecvența n și viteza luminii c are forma

Deci expresia pentru impuls poate fi scrisă ca h / l. În 1923, studentul absolvent L. de Broglie a sugerat că nu numai lumina, ci toate formele de materie sunt caracterizate de dualismul undă-particulă, exprimat în relațiile

Între caracteristicile unei unde și ale unei particule. Această ipoteză a fost confirmată, ceea ce a făcut din constanta lui Planck o constantă fizică universală. Rolul său s-a dovedit a fi mult mai semnificativ decât s-ar fi putut presupune încă de la început.
LITERATURĂ
Metrologie cuantică și constante fundamentale. M., 1973 Shepf H.-G. De la Kirchhoff la Planck. M., 1981

Enciclopedia lui Collier. - Societate deschisă. 2000 .

Vedeți ce este „CONSTANT PLANK” în alte dicționare:

- (cuantum de acțiune) principala constantă a teoriei cuantice (vezi Mecanica cuantică), numită după M. Planck. Bar constant h 6.626.10 34 J. Cantitatea este adesea folosită. = h / 2 ???? 1,0546.10 34 J.s, care se mai numește și constanta Planck... Dicţionar enciclopedic mare

- (cuantum de acțiune, notat cu h), fizic fundamental. constantă definind o gamă largă de fizice. fenomene pentru care discretitatea mărimilor cu dimensiunea acţiunii este esenţială (vezi MECANICA CUANTICA). Introdus de el. fizicianul M. Planck în 1900 la ...... Enciclopedie fizică

- (cuantum de acțiune), constanta de bază a teoriei cuantice (vezi. Mecanica cuantică). Numit după M. Planck. Bara este constantă h≈6,626 · 10 34 J · s. Este adesea folosită valoarea h = h / 2π≈1,0546 · 10 34 J · s, numită și constanta Planck. * * * ... ... Dicţionar enciclopedic

Constanta lui Planck (cuantumul de acțiune) este constanta de bază a teoriei cuantice, un coeficient care leagă cantitatea de energie a radiației electromagnetice cu frecvența acesteia. De asemenea, are sens cuantumul acțiunii și cuantumul momentului unghiular. Introdus în uz științific M ... Wikipedia

Cuantum de acțiune (Vezi Acțiune), o constantă fizică fundamentală (Vezi constantele fizice) care determină o gamă largă de fenomene fizice pentru care discretitatea acțiunii este esențială. Aceste fenomene sunt studiate în mecanica cuantică (vezi... Marea Enciclopedie Sovietică

- (cuantum de acțiune), principal. constantă a teoriei cuantice (vezi. Mecanica cuantică). Numit după M. Planck. P. p. H 6,626 * 10 34 J * s. Valoarea H = h / 2PI 1,0546 * 10 34 J * s este adesea folosită, numită și. P. p... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

fizic fundamental constantă, cuantum de acțiune, care are dimensiunea produsului energiei și timpului. Determină fizic. fenomenul microlumii, pentru care este caracteristică discretitatea fizicului. mărimi cu dimensiunea acţiunii (vezi. Mecanica cuantică). Cel mai mare ...... Enciclopedie chimică

Una dintre cele fizice absolute. constante, care are dimensiunea acțiunii (energie X timp); în sistemul CGS, articolul este egal cu (6,62377 + 0,00018). 10 27 erg x sec (+0,00018 posibilă eroare de măsurare). A fost introdus pentru prima dată de M. Planck (M. Planck, 1900) în ... ... Enciclopedia de matematică

Quantum de acțiune, unul dintre principalele. constante ale fizicii, reflectă specificul legilor în microlume și joacă un rol fundamental în mecanica cuantică. P. p.h (6.626 0755 ± 0.000 0040) * 10 34 J * s. Valoarea A = d / 2n = (1,054 572 66 ± ... Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

Bară constantă (cuantum de acțiune)- una dintre constantele fundamentale ale lumii (constantele), jucând un rol decisiv în microlume, manifestată prin existența unor proprietăți discrete în micro-obiecte și sistemele acestora, exprimate prin numere cuantice întregi, cu excepția semintegrului... ... Începuturile științelor naturale moderne

Cărți

• Univers și fizică fără „energie întunecată” (descoperiri, idei, ipoteze). În 2 volume. Volumul 1, O. G. Smirnov. Cărțile sunt dedicate problemelor de fizică și astronomie care au existat în știință de zeci și sute de ani de la G. Galileo, I. Newton, A. Einstein până în zilele noastre. Cele mai mici particule de materie și planete, stele și...

Scânduri CONSTANTEh, una dintre constantele numerice universale ale naturii, inclusă în multe formule și legi fizice care descriu comportamentul materiei și energiei la scara microlumii. Existența acestei constante a fost stabilită în 1900 de M. Planck, profesor de fizică la Universitatea din Berlin, într-o lucrare care a pus bazele teoriei cuantice. El a oferit și o estimare preliminară a valorii acesteia. Valoarea curent acceptată a constantei lui Planck este (6,6260755 ± 0,00023) H 10 –34 JH s.

Planck a făcut această descoperire în timp ce încerca să găsească o explicație teoretică pentru spectrul radiațiilor emise de corpurile încălzite. O astfel de radiație este emisă de toate corpurile formate dintr-un număr mare de atomi la orice temperatură peste zero absolut, dar devine vizibilă numai la temperaturi apropiate de punctul de fierbere al apei 100 ° C și peste acesta. În plus, acoperă întregul spectru de la frecvență radio la infraroșu, vizibil și ultraviolet. În regiunea luminii vizibile, radiația devine suficient de strălucitoare doar la aproximativ 550 ° C. Dependența intensității radiației pe unitatea de timp de frecvență este caracterizată de distribuțiile spectrale prezentate în Fig. 1 pentru mai multe temperaturi. Intensitatea radiației la o anumită frecvență este cantitatea de energie emisă într-o bandă de frecvență îngustă în vecinătatea unei anumite frecvențe. Aria curbei este proporțională cu energia totală emisă la toate frecvențele. După cum este ușor de observat, această zonă crește rapid odată cu creșterea temperaturii.

Planck a vrut să derive teoretic funcția de distribuție spectrală și să găsească o explicație pentru două regularități simple stabilite experimental: frecvența corespunzătoare celei mai strălucitoare străluciri a unui corp încălzit este proporțională cu temperatura absolută și energia totală emisă pentru 1 cu o unitate de suprafață de suprafața unui corp absolut negru este a patra putere a temperaturii sale absolute...

Prima regularitate poate fi exprimată prin formula

Unde n m- frecvența corespunzătoare intensității maxime de radiație, T Este temperatura corporală absolută și A- constantă, în funcție de proprietățile obiectului emițător. Al doilea model este exprimat prin formula

Unde E- energia totală emisă de o unitate de suprafață timp de 1 s, s- constantă care caracterizează obiectul emițător și T- temperatura corporală absolută. Prima formulă se numește legea lui Wien a deplasării, iar a doua se numește legea Stefan-Boltzmann. Planck a căutat, pe baza acestor legi, să obțină o expresie exactă pentru distribuția spectrală a energiei radiate la orice temperatură.

Natura universală a fenomenului ar putea fi explicată din punctul de vedere al celei de-a doua legi a termodinamicii, conform căreia procesele termice care se desfășoară spontan într-un sistem fizic merg întotdeauna în direcția stabilirii echilibrului termic în sistem. Să ne imaginăm că două corpuri goale Ași V de forme diferite, dimensiuni și materiale diferite, cu aceeași temperatură față în față, așa cum se arată în fig. 2. Presupunând că din A v V din care provin mai multe radiații V v A apoi trupul V ar deveni inevitabil mai cald din cauza A iar echilibrul ar fi perturbat spontan. O astfel de posibilitate este exclusă de a doua lege a termodinamicii și, prin urmare, ambele corpuri trebuie să emită aceeași cantitate de energie și, prin urmare, cantitatea sîn formula (2) nu depinde de dimensiunea și materialul suprafeței emitente, cu condiția ca aceasta din urmă să fie un fel de cavitate. Dacă cavitățile ar fi separate de un ecran color care ar filtra și reflecta înapoi toate radiațiile, cu excepția radiațiilor cu orice frecvență, atunci tot ceea ce s-a spus ar rămâne adevărat. Aceasta înseamnă că cantitatea de radiație emisă de fiecare cavitate în fiecare parte a spectrului este aceeași, iar funcția de distribuție spectrală pentru cavitate are caracterul unei legi universale a naturii, iar cantitatea Aîn formula (1), ca și cantitatea s, este o constantă fizică universală.

Planck, care cunoștea bine termodinamică, a preferat o astfel de soluție la problemă și, acționând prin încercare și eroare, a găsit o formulă termodinamică care a făcut posibilă calcularea funcției de distribuție spectrală. Formula rezultată a fost în concordanță cu toate datele experimentale disponibile și, în special, cu formulele empirice (1) și (2). Pentru a explica acest lucru, Planck a folosit un truc inteligent sugerat de a doua lege a termodinamicii. Crezând pe bună dreptate că termodinamica materiei este mai bine studiată decât termodinamica radiațiilor, și-a concentrat atenția în primul rând asupra materialului pereților cavității, și nu asupra radiației din interiorul acesteia. Deoarece constantele incluse în legile Wien și Stefan-Boltzmann nu depind de natura substanței, Planck avea dreptul să facă orice presupunere cu privire la materialul pereților. El a ales un model în care pereții sunt compuși dintr-un număr imens de oscilatoare minuscule încărcate electric, fiecare cu frecvența sa. Oscilatorii sub influența radiațiilor incidente asupra lor pot vibra, în timp ce emit energie. Întregul proces ar putea fi investigat pornind de la binecunoscutele legi ale electrodinamicii, adică. funcția de distribuție spectrală a putut fi găsită prin calcularea energiei medii a oscilatoarelor cu frecvențe diferite. Inversând succesiunea raționamentului, Planck, pornind de la funcția corectă de distribuție spectrală pe care a ghicit-o, a găsit o formulă pentru energia medie U oscilator cu frecventa nîntr-o cavitate în echilibru la temperatură absolută T:

Unde b Este valoarea determinată experimental și k- o constantă (numită constantă Boltzmann, deși a fost introdusă pentru prima dată de Planck), care apare în termodinamică și teoria cinetică a gazelor. Deoarece această constantă intră de obicei cu un multiplicator T, este convenabil să introduceți o nouă constantă h= b k. Atunci b = h/k iar formula (3) poate fi rescrisă ca

Permanent nou hși este constanta Planck; valoarea sa calculată de Planck a fost de 6,55 10 –34 JH s, care este doar cu aproximativ 1% diferită de valoarea actuală. Teoria lui Planck a făcut posibilă exprimarea valorii sîn formula (2) prin h, kși viteza luminii Cu:

Această expresie a fost de acord cu experimentul în limitele preciziei cu care erau cunoscute constantele; mai târziu, măsurători mai precise nu au evidențiat nicio discrepanță.

Astfel, problema explicării funcției de distribuție spectrală a fost redusă la o problemă „mai simplă”. A fost necesar să explicăm care este sensul fizic al constantei h sau mai bine zis, funcționează hn... Descoperirea lui Planck a fost că semnificația sa fizică poate fi explicată doar prin introducerea unui concept complet nou de „cuantum energetic” în mecanică. La 14 decembrie 1900, la o reuniune a Societății Germane de Fizică, Planck a arătat în raportul său că formula (4), și astfel și restul formulelor, pot fi explicate dacă presupunem că un oscilator cu o frecvență n schimbă energie cu câmpul electromagnetic nu continuu, ci ca în trepte, câștigând și pierzându-și energia în porțiuni discrete, cuante, fiecare dintre ele egală cu hn... CĂLDURĂ; TERMODINAMICĂ. Consecințele descoperirii făcute de Planck sunt prezentate în articolele EFECT FOTOELECTRIC; EFECT COMPTON; ATOM; CONSTRUIREA ATOMULUI; MECANICA CUANTICĂ.

Mecanica cuantică este o teorie generală a fenomenelor la scara microlumilor. Descoperirea lui Planck apare acum ca o consecință importantă a unui caracter special care rezultă din ecuațiile acestei teorii. În special, s-a dovedit că este valabil pentru dintre toate procesele de schimb de energie care au loc în timpul mișcării oscilatorii, de exemplu, în acustică și în fenomenele electromagnetice. Ea explică puterea mare de penetrare a razelor X, ale căror frecvențe sunt de 100-10.000 de ori mai mari decât frecvențele caracteristice luminii vizibile și ale căror cuante au energii în mod corespunzător mai mari. Descoperirea lui Planck servește drept bază pentru întreaga teorie ondulatorie a materiei, care se ocupă cu proprietățile undei ale particulelor elementare și combinațiile acestora.

între caracteristicile undei și ale particulei. Această ipoteză a fost confirmată, ceea ce a făcut din constanta lui Planck o constantă fizică universală. Rolul său s-a dovedit a fi mult mai semnificativ decât s-ar fi putut presupune încă de la început.

· Stare mixtă · Măsurare · Incertitudine · Principiul Pauli · Dualism · Decoerență · Teorema lui Ehrenfest · Efect de tunel

Experimente
Experimentul lui Davisson-Jermer Experimentul lui Popper Experimentul lui Stern-Gerlach Experimentul lui Jung Verificarea inegalităților lui Bell Efectul foto Efectul Compton

Formularea
Reprezentare Schrödinger Reprezentare Heisenberg Interacțiune Reprezentare Matrice Mecanica cuantică Integrale de cale Diagrame Feynman

Ecuații
Ecuația Schrödinger Ecuația Pauli Ecuația Klein-Gordon Ecuația Dirac Ecuația Schwinger-Tomonaga Ecuația Von Neumann Ecuația Bloch Ecuația Lindblad Ecuația Heisenberg

Interpretări
Teoria parametrilor ascunși din Copenhaga Multe lumi Teoria De Broglie-Bohm

Dezvoltarea teoriei
Teoria câmpului cuantic Electrodinamică cuantică Teoria Glashow-Weinberg-Salam Cromodinamică cuantică Model standard Gravitație cuantică

Oameni de știință renumiți
Planck Einstein Schrödinger Heisenberg Jordan Bohr Pauli Dirac Fock Născut de Broglie Landau Feynman Bohm Everett

Vezi si: Portal: Fizică

Simțul fizic

În mecanica cuantică, un impuls are semnificația fizică a unui vector de undă, energie - frecvențe și acțiune - faze de undă, cu toate acestea, în mod tradițional (istoric) mărimile mecanice sunt măsurate în alte unități (kg m / s, J, J s) decât unda corespunzătoare (m −1, s −1, unități de fază adimensionale). Constanta lui Planck joacă rolul unui factor de conversie (întotdeauna același) care conectează aceste două sisteme de unități - cuantică și tradițională:

$\backslash \; mathbf\; p\; =\; \backslash \; hbar\; \backslash \; mathbf\; k$(puls) $(|\; \backslash \; mathbf\; p\; |\; =\; 2\; \backslash \; pi\; \backslash \; hbar\; /\; \backslash \; lambda)$ $E\; =\; \backslash \; hbar\; \backslash \; omega$(energie) $S\; =\; \backslash \; hbar\; \backslash \; phi$(acțiune)

Dacă sistemul de unități fizice s-ar fi format după apariția mecanicii cuantice și s-a ajustat pentru a simplifica formulele teoretice de bază, constanta lui Planck ar fi probabil egală cu unul sau, în orice caz, cu un număr mai rotund. În fizica teoretică, de foarte multe ori pentru a simplifica formule, sistemul de unități cu $\backslash \; hbar\; =\; 1$, în ea

$\backslash \; mathbf\; p\; =\; \backslash \; mathbf\; k$ $(|\; \backslash \; mathbf\; p\; |\; =\; 2\; \backslash \; pi\; /\; \backslash \; lambda)$ $E\; =\; \backslash \; omega$ $S\; =\; \backslash \; phi$ $(\backslash \; hbar\; =\; 1)$.

Constanta lui Planck are, de asemenea, un rol evaluativ simplu în delimitarea ariilor de aplicabilitate ale fizicii clasice și cuantice: în comparație cu mărimile valorilor de acțiune sau ale momentului unghiular caracteristic sistemului în cauză, sau cu produsele impulsului caracteristic de către mărimea caracteristică, sau energia caracteristică prin timpul caracteristic, arată cât de aplicabilă acestui sistem fizic, mecanica clasică. Și anume dacă $S$- acţiunea sistemului, şi $M$ este momentul său unghiular, apoi la $\backslash \; frac\; (S)\; (\backslash \; hbar)\; \backslash \; gg1$ sau $\backslash \; frac\; (M)\; (\backslash \; hbar)\; \backslash \; gg1$ comportarea sistemului este descrisă cu bună precizie de mecanica clasică. Aceste estimări sunt destul de direct legate de relațiile de incertitudine Heisenberg.

Istoria descoperirilor

Formula lui Planck pentru radiația termică

Formula lui Planck este o expresie pentru densitatea de putere spectrală a radiației unui corp absolut negru, care a fost obținută de Max Planck pentru densitatea radiației de echilibru $u\; (\backslash \; omega,\; T)$... Formula lui Planck a fost obținută după ce a devenit clar că formula Rayleigh-Jeans descrie în mod satisfăcător radiația doar în regiunea undelor lungi. În 1900, Planck a propus o formulă cu o constantă (numită mai târziu constanta lui Planck), care era în acord cu datele experimentale. În același timp, Planck credea că această formulă este doar un truc matematic reușit, dar nu are sens fizic. Adică, Planck nu a presupus că radiația electromagnetică este emisă sub formă de porțiuni separate de energie (quanta), a căror valoare este legată de frecvența ciclică a radiației prin expresia:

$\backslash \; varepsilon\; =\; \backslash \; hbar\; \backslash \; omega.$

Raportul de aspect $\backslash \; hbar$ numit ulterior constanta lui Planck, $\backslash \; hbar$= 1,054 · 10 −34 J · s.

Efect foto

Efectul fotoelectric este emisia de electroni de către o substanță sub influența luminii (și, în general, a oricărei radiații electromagnetice). În substanțele condensate (solide și lichide), se emite efect fotoelectric extern și intern.

Apoi aceeași fotocelulă este iradiată cu lumină monocromatică cu o frecvență $\backslash \; nu\_2$ si in acelasi fel il blocheaza cu tensiune $U\_2:$

$h\; \backslash \; nu\_2\; =\; A\; +\; eU\_2.$

Scăzând a doua expresie din prima după termen, obținem

$h\; (\backslash \; nu\_1-\; \backslash \; nu\_2)\; =\; e\; (U\_1-U\_2),$

de unde urmează

$h\; =\; \backslash \; frac\; (e\; (U\_1-U\_2))\; ((\backslash \; nu\_1-\; \backslash \; nu\_2)).$

Analiza spectrului de raze X Bremsstrahlung

Această metodă este considerată cea mai precisă dintre cele existente. Acesta folosește faptul că spectrul de frecvență al razelor X bremsstrahlung are o limită superioară precisă, numită limită violetă. Existența sa rezultă din proprietățile cuantice ale radiației electromagnetice și din legea conservării energiei. Într-adevăr,

$h\; \backslash \; frac\; (c)\; (\backslash \; lambda)\; =\; eU,$

Unde $c$- viteza luminii,

$\backslash \; lambda$- lungimea de undă a radiației cu raze X, $e$- sarcina electronilor, $U$ este tensiunea de accelerare dintre electrozii tubului cu raze X.

Atunci constanta lui Planck este

$h\; =\; \backslash \; frac\; ((\backslash \; lambda)\; (Ue))\; (c).$

Scrieți o recenzie la articolul „Plank Constant”

Note (editare)

Literatură

• John D. Barrow. Constantele naturii; De la Alpha la Omega - Numerele care codifică cele mai adânci secrete ale Universului. - Pantheon Books, 2002 .-- ISBN 0-37-542221-8.
• Steiner R.// Rapoarte privind progresul în fizică. - 2013. - Vol. 76. - str. 016101.

Legături

Principalul Derivate Folosit in

Un fragment care caracterizează constanta Planck

„Acesta este paharul meu”, a spus el. - Pune degetul înăuntru, voi bea tot.
Când samovarul a fost complet beat, Rostov a luat cărțile și s-a oferit să joace regi cu Marya Genrikhovna. Au aruncat multe cui să alcătuiască petrecerea Mariei Genrikhovna. Regulile jocului, la sugestia lui Rostov, erau că cel care va fi rege avea dreptul să sărute mâna Mariei Genrikhovna, iar cel care rămânea ticălos să meargă să pună un nou samovar doctorului. când s-a trezit.
- Ei bine, și dacă Marya Genrikhovna va fi rege? întrebă Ilyin.
- Ea este deja regină! Iar ordinele ei sunt legea.
Jocul tocmai începuse când capul confuz al doctorului se ridică brusc din spatele Mariei Genrikhovna. Nu dormise de multă vreme și asculta ce se spunea și, se pare, nu găsi nimic amuzant, amuzant sau amuzant în tot ce se spunea și se făcea. Fața lui era tristă și abătută. Nu i-a salutat pe ofițeri, s-a zgâriat și a cerut permisiunea de a ieși, întrucât drumul îl bloca. Imediat ce a plecat, toți ofițerii au izbucnit în hohote de râs, iar Marya Genrikhovna a roșit până la lacrimi și, astfel, a devenit și mai atractivă pentru ochii tuturor ofițerilor. Întors din curte, doctorul i-a spus soției sale (care încetase să zâmbească atât de fericită și, așteptând cu frică verdictul, se uită la el) că a trecut ploaia și că trebuie să mergem să petrecem noaptea în căruță, altfel ei. i-ar lua pe toți.
- Da, o să trimit un mesager... doi! – spuse Rostov. - Completitudine, doctore.
„O să mă urmăresc!” – spuse Ilyin.
„Nu, domnilor, ați dormit bine, dar n-am dormit două nopți”, a spus doctorul și s-a așezat mohorât lângă soția lui, așteptând să se termine jocul.
Privind chipul posomorât al doctorului, care se uita cu piept la soția sa, ofițerii au devenit și mai veseli, iar mulți nu s-au putut abține să râdă, pentru care au încercat în grabă să caute scuze plauzibile. După ce doctorul plecase, luându-și soția și așezându-se cu ea în căruță, ofițerii s-au întins în han, acoperiți cu haine ude; dar n-au dormit multă vreme, acum vorbind, amintindu-și de frica doctorului și de distracția doctorului, apoi alergând pe verandă și raportând ce se întâmpla în căruță. De câteva ori Rostov, învelindu-se cu capul, a vrut să adoarmă; dar din nou remarca cuiva l-a distrat, a început din nou o conversație și din nou s-a auzit un râs gratuit, vesel, copilăresc.

La ora trei nimeni nu adormise încă, când a apărut sergentul general cu ordin să vorbească cu orașul Ostrovne.
Toți cu aceeași vorbă și râsete, ofițerii au început să se adune în grabă; iar au pus samovarul pe apa murdara. Dar Rostov, fără să aștepte ceaiul, s-a dus la escadrilă. Se facea deja lumina; ploaia a încetat, norii s-au împrăștiat. Era umed și frig, mai ales într-o rochie udă. Ieșind din han, Rostov și Ilyin s-au uitat amândoi la amurg în căruța doctorului, lucioasă de ploaie, cu picioarele doctorului ieșind de sub șorț și în mijlocul căreia se vedea șapca doctorului pe pernă și se auzea respirație adormită. .
- Într-adevăr, este foarte dulce! – i-a spus Rostov lui Ilin, care pleca cu el.
- Ce femeie drăguță! - a răspuns Ilyin cu șaisprezece seriozitate.
O jumătate de oră mai târziu, escadrila aliniată stătea pe drum. S-a auzit porunca: „Stai jos! - soldații și-au făcut cruce și au început să se așeze. Rostov, mergând înainte, a poruncit: „Martie! - și, întinzându-se în patru oameni, husarii, răsunând ca bubuitul copitelor pe drumul umed, zgomotul săbiilor și zgomotul liniștit, au pornit de-a lungul unui drum mare mărginit de mesteacăni, urmând infanteriei și bateria care mergea. în față.
Norii rupți de albastru-violet, roșind la răsărit, au fost împinși rapid de vânt. A devenit din ce în ce mai strălucitor. Se vedea limpede iarba aceea cret care sta mereu pe drumurile de tara, inca uda de ploaia de ieri; Ramuri agățate de mesteacăn, de asemenea ude, se legănau în vânt și scăpau picături ușoare în lateral. Fețele soldaților erau din ce în ce mai clare. Rostov a călărit cu Ilyin, care nu a rămas în urmă, pe marginea drumului, între un dublu rând de mesteceni.
Rostov în campanie și-a permis libertatea de a călăre nu un cal de primă linie, ci unul cazac. Atât expert, cât și vânător, și-a cumpărat recent un Don atrăgător, cal jucăuș mare și amabil, pe care nimeni nu l-a sărit. Călăria pe acest cal a fost o încântare pentru Rostov. S-a gândit la cal, la dimineață, la doctor și nu s-a gândit niciodată la pericolul iminent.
Înainte ca Rostov, să intre în afaceri, i-a fost frică; acum nu mai simţea nici cel mai mic sentiment de frică. Nu pentru că nu i-a fost teamă că era obișnuit să tragă (nu te poți obișnui cu pericolul), ci pentru că a învățat să-și stăpânească sufletul în fața pericolului. Era obișnuit, intrând în afaceri, să se gândească la toate, cu excepția a ceea ce, se părea, ar fi mai interesant decât orice altceva - la pericolul iminent. Oricât s-ar fi străduit, oricât și-a reproșat lașitatea în prima perioadă a serviciului, nu a reușit să realizeze acest lucru; dar de-a lungul anilor a devenit de la sine. Călărea acum lângă Ilyin printre mesteceni, rupând din când în când frunzele din ramurile care îi veneau sub braț, câteodată atingând vintrele calului cu piciorul, când dăruind, fără să se întoarcă, o pipă afumată husarului care călărea în spate, cu așa ceva. o privire calmă și lipsită de griji, de parcă ar fi condus. Îi părea rău să privească chipul agitat al lui Ilyin, care vorbea mult și cu neliniște; știa din experiență acea stare chinuitoare de așteptare a fricii și a morții în care se află cornetul și știa că nimic altceva decât timpul nu-l va ajuta.
De îndată ce soarele a apărut pe o fâșie limpede de sub nori, vântul s-a domolit, de parcă n-ar fi îndrăznit să strice această dimineață minunată de vară după o furtună; picături încă mai cădeau, dar deja pur și simplu - și totul era liniștit. Soarele a ieșit cu totul, a apărut la orizont și a dispărut într-un nor îngust și lung care stătea deasupra lui. Câteva minute mai târziu, soarele a apărut și mai strălucitor pe marginea superioară a norului, rupându-și marginile. Totul a strălucit și a strălucit. Și odată cu această lumină, parcă ar fi răspuns, în față au răsunat împușcăturile pistoalelor.
Înainte ca Rostov să aibă timp să se gândească și să stabilească cât de departe erau aceste împușcături, adjutantul contelui Osterman Tolstoi a plecat în galop de la Vitebsk cu ordin să trapească pe drum.
Escadrila a ocolit infanteriei și bateria, care se grăbea și ea să meargă mai repede, a coborât la vale și, trecând prin vreun sat pustiu fără locuitori, a urcat din nou pe munte. Caii au început să facă spumă, oamenii s-au îmbujorat.
- Oprește-te, fii egal! - echipa divizionară s-a auzit înainte.
- Umărul stâng înainte, pas marș! – porunci înainte.
Iar husarii de-a lungul liniei de trupe au trecut pe flancul stâng al poziției și au stat în spatele uhlanilor noștri, care stăteau în prima linie. În dreapta era infanteria noastră într-o coloană groasă — acestea erau rezerve; mai sus pe munte se vedeau în aerul curat și curat, dimineața, oblică și strălucitoare, iluminarea, chiar la orizont, tunurile noastre. Coloanele și tunurile inamice erau vizibile în fața râpei. În gol ne auzeam lanțul, care intrase deja în acțiune și se răsturna vesel cu inamicul.
Rostov, ca din sunetele muzicii celei mai vesele, se simțea vesel în suflet din aceste sunete, care nu se mai auzeau de mult. Trap ta ta tap! - bătu din palme, apoi brusc, apoi repede, una după alta câteva lovituri. Din nou totul a tăcut și din nou parcă trosneau biscuiții pe care mergea cineva.
Husarii au stat într-un loc aproximativ o oră. A început și canonada. Contele Osterman și alaiul lui au călărit în spatele escadrilului, oprindu-se, vorbind cu comandantul regimentului și pornind la tunurile de pe munte.
În urma plecării lui Osterman, lancierii au auzit comanda:
- În coloană, aliniați-vă pentru atac! - Infanteria din fața lor a dublat plutoane pentru a lăsa cavaleriei să treacă. Lăncierii au pornit, legănându-și vârful cu cocoșii de vreme și au trap în jos spre cavaleria franceză, care a apărut în stânga sub munte.
De îndată ce lăncii au coborât la vale, husarii au primit ordin să se deplaseze în sus, să acopere bateria. În timp ce husarii luau locul lăncirilor, gloanțe îndepărtate zburau din lanț, scârțâind și fluierând.
Acest sunet, care nu a mai fost auzit de mult timp, a avut un efect și mai vesel și mai interesant asupra Rostov decât sunetele anterioare ale împușcăturii. S-a îndreptat, a privit câmpul de luptă care se deschidea din munte și a participat cu tot sufletul la mișcarea lăncirilor. Lancierii au zburat aproape de dragonii francezi, ceva s-a încurcat acolo în fum, iar cinci minute mai târziu, lăncierii s-au repezit înapoi nu în locul în care stăteau, ci spre stânga. Între lancieri portocalii pe cai roșii și în spatele lor, într-o grămadă mare, se aflau dragoni francezi albaștri pe cai cenușii.

Rostov, cu ochiul său ager de vânătoare, a fost unul dintre primii care i-au văzut pe acești dragoni francezi albaștri urmărind lăncii noștri. Din ce în ce mai aproape, lăncierii și dragonii francezi, urmărindu-i, se mișcau în mulțimi frustrate. Era deja posibil să vedem cum aceștia, aparent mici sub munte, s-au ciocnit, s-au depășit și au fluturat mâinile sau sabiile.
Rostov, parcă persecutat, se uită la ce se întâmpla în fața lui. A simțit instinctiv că, dacă acum îi ataca pe dragonii francezi cu husarii, ei nu vor putea rezista; dar dacă loveau, atunci era necesar acum, chiar în acest moment, altfel ar fi prea târziu. S-a uitat în jurul lui. Căpitanul, stând lângă el, nu și-a luat ochii de la cavaleria de dedesubt în același mod.
- Andrey Sevastyanych, - a spus Rostov, - ne vom îndoi de ei ...
- Ar fi o chestie atrăgătoare, - spuse căpitanul, - dar de fapt...
Rostov, neascultându-l, a împins calul, a galopat înaintea escadronului și, înainte de a avea timp să comandă mișcarea, toată escadrila, trăind același lucru ca și el, a pornit după el. Rostov însuși nu știa cum și de ce a făcut-o. Toate acestea le-a făcut, așa cum a făcut la vânătoare, fără să se gândească, fără să se gândească. Văzu că dragonii erau aproape, că săreau, supărați; știa că nu vor rezista, știa că nu mai era decât un minut care nu se va întoarce dacă îl rata. Gloanțele țipăiau și fluierau atât de încântat în jurul lui, calul a implorat atât de fierbinte înainte, încât nu a putut să suporte. A atins calul, a dat poruncă și, în aceeași clipă, auzind zgomotul escadrilului său desfășurat călcând în spatele lui, în trap plin, a început să coboare către dragoni la vale. De îndată ce coborau la vale, mersul lor de trap s-a transformat involuntar într-un galop, devenind din ce în ce mai iute pe măsură ce se apropiau de lăncii lor și de dragonii francezi care galopau în spatele lor. Dragonii erau aproape. Cei din față, văzând husarul, au început să se întoarcă, cei din spate s-au oprit. Cu sentimentul cu care se repezi peste lup, Rostov, eliberându-și fundul în plină desfășurare, a galopat peste rândurile frustrate ale dragonilor francezi. Un lancer s-a oprit, un lacheu a căzut la pământ ca să nu fie zdrobit, un cal fără călăreț s-a amestecat cu husarii. Aproape toți dragonii francezi au revenit în galop. Rostov, alegând unul dintre ei pe un cal gri, porni după el. Pe drum, a dat peste un tufiș; un cal amabil l-a purtat peste el și, abia reușind să urce în șa, Nikolai văzu că în câteva clipe îl va ajunge din urmă pe dușmanul pe care și-l alesese drept țintă. Acest francez era probabil un ofițer - în uniformă, aplecat, a galopat pe calul său gri, îndemnându-l cu o sabie. O clipă mai târziu, calul lui Rostov a lovit calul ofițerului cu pieptul, aproape că l-a doborât și, în aceeași clipă, Rostov, fără să știe de ce, a ridicat sabia și l-a lovit pe francez cu ea.

Constanta lui Planck definește granița dintre macrocosmos, unde funcționează legile mecanicii newtoniene, și microcosmos, unde funcționează legile mecanicii cuantice.

Max Planck - unul dintre fondatorii mecanicii cuantice - a ajuns la ideile de cuantificare a energiei, încercând să explice teoretic procesul de interacțiune dintre undele electromagnetice recent descoperite ( cm. Ecuațiile lui Maxwell) și atomi și, astfel, rezolvă problema radiației corpului negru. El și-a dat seama că pentru a explica spectrul de emisie observat al atomilor, trebuie să considerăm de la sine înțeles că atomii emit și absorb energie în porțiuni (pe care oamenii de știință le-a numit cuante) și numai la frecvențe individuale ale undelor. Energia transportată de o cuantă este egală cu:

Unde v Este frecvența radiațiilor și h — cuantumul elementar de acțiune, care este o nouă constantă universală, care a primit curând numele constanta lui Planck... Planck a fost primul care și-a calculat valoarea pe baza datelor experimentale h = 6,548 × 10 -34 J · s (SI); conform datelor moderne h = 6,626 × 10 -34 J · s. În consecință, orice atom poate emite o gamă largă de frecvențe discrete interconectate, care depinde de orbitele electronilor din atom. În curând, Niels Bohr va crea un model coerent, deși simplificat, al atomului Bohr, în concordanță cu distribuția Planck.

După ce și-a publicat rezultatele la sfârșitul anului 1900, Planck însuși - și acest lucru este evident din publicațiile sale - la început nu a crezut că quantele sunt o realitate fizică și nu un model matematic convenabil. Cu toate acestea, când cinci ani mai târziu Albert Einstein a publicat un articol care explică efectul fotoelectric pe baza cuantificarea energiei radiații, în cercurile științifice formula lui Planck a început să fie percepută nu ca un joc teoretic, ci ca o descriere a unui fenomen fizic real la nivel subatomic, dovedind natura cuantică a energiei.

Constanta lui Planck apare în toate ecuațiile și formulele mecanicii cuantice. Acesta, în special, determină scara de la care intră în vigoare principiul incertitudinii Heisenberg. În linii mari, constanta lui Planck ne indică limita inferioară a cantităților spațiale, după care efectele cuantice nu pot fi ignorate. Pentru boabele de nisip, să zicem, incertitudinea în produsul mărimii și vitezei lor liniare este atât de nesemnificativă încât poate fi neglijată. Cu alte cuvinte, constanta lui Planck trasează granița dintre macrocosmos, unde funcționează legile mecanicii newtoniene, și microcosmos, unde legile mecanicii cuantice intră în vigoare. Obținută doar pentru descrierea teoretică a unui singur fenomen fizic, constanta lui Planck a devenit curând una dintre constantele fundamentale ale fizicii teoretice, determinată de însăși natura universului.

Vezi si:

Max Karl Ernst Ludwig Plank, 1858-1947

fizician german. Născut în Kiel în familia unui profesor de jurisprudență. Ca pianist virtuoz, în tinerețe, Planck a fost nevoit să facă o alegere dificilă între știință și muzică (se spune că, înainte de Primul Război Mondial, în timpul liber, pianistul Max Planck compunea adesea un duet clasic foarte profesionist cu violonistul Albert Einstein - Aproximativ. traducător) Planck și-a susținut teza de doctorat despre a doua lege a termodinamicii în 1889 la Universitatea din München - și în același an a devenit profesor, iar din 1892 - profesor la Universitatea din Berlin, unde a lucrat până la pensionare în 1928. Planck este considerat pe drept unul dintre părinții mecanicii cuantice. Astăzi o întreagă rețea de institute de cercetare germane îi poartă numele.

; h= 4,135 667 662 (25) × 10 −15 eV

Cantitatea este adesea folosită ℏ ≡ h 2 π (\ displaystyle \ hbar \ equiv (\ frac (h) (2 \ pi))):

ħ = 1,054 571 800 (13) × 10 −34 J ·; ħ = 1,054 571 800 (13) × 10 −27 erg ·; ħ = 6,582 119 514 (40) × 10 −16 eV

numită constantă Planck redusă (uneori raționalizată sau redusă) sau constantă Dirac. Utilizarea acestei notații simplifică multe formule ale mecanicii cuantice, deoarece constanta tradițională Planck este inclusă în aceste formule sub formă de împărțire la o constantă. 2 π (\ displaystyle (2 \ pi)).

Simțul fizic

În mecanica cuantică, impulsul are semnificația fizică a vectorului de undă [ ], energie - frecvențe și acțiune - faze de undă, cu toate acestea, în mod tradițional (istoric) mărimile mecanice sunt măsurate în alte unități (kg · m / s, J, J · s) decât unda corespunzătoare (m -1, s -1). , unități de fază adimensionale). Constanta lui Planck joacă rolul unui factor de conversie (întotdeauna același) care conectează aceste două sisteme de unități - cuantică și tradițională:

p = ℏ k (| p | = 2 π ℏ / λ) (\ displaystyle \ mathbf (p) = \ hbar \ mathbf (k) \, \, \, (| \ mathbf (p) | = 2 \ pi \ hbar / \ lambda))(puls), E = ℏ ω (\ displaystyle E = \ hbar \ omega)(energie), S = ℏ ϕ (\ displaystyle S = \ hbar \ phi)(acțiune).

Dacă sistemul de unități fizice s-ar fi format după apariția mecanicii cuantice și s-a ajustat pentru a simplifica formulele teoretice de bază, constanta lui Planck ar fi probabil egală cu unul sau, în orice caz, cu un număr mai rotund. În fizica teoretică, de foarte multe ori pentru a simplifica formule, sistemul de unități cu ℏ = 1 (\ displaystyle \ hbar = 1), în ea

p = k (| p | = 2 π / λ), (\ displaystyle \ mathbf (p) = \ mathbf (k) \, \, \, (| \ mathbf (p) | = 2 \ pi / \ lambda) ,) E = ω, (\ displaystyle E = \ omega,) S = ϕ, (\ displaystyle S = \ phi,) (ℏ = 1). (\ stil de afișare (\ hbar = 1).)

Constanta lui Planck are, de asemenea, un rol evaluativ simplu în delimitarea ariilor de aplicabilitate ale fizicii clasice și cuantice: în comparație cu mărimile valorilor de acțiune sau ale momentului unghiular caracteristic sistemului în cauză, sau cu produsele impulsului caracteristic de către mărimea caracteristică, sau energia caracteristică prin timpul caracteristic, arată cât de aplicabilă acestui sistem fizic, mecanica clasică. Și anume dacă S (\ displaystyle S)- acţiunea sistemului, şi M (\ stil de afișare M) este momentul său unghiular, apoi la S ℏ ≫ 1 (\ displaystyle (\ frac (S) (\ hbar)) \ gg 1) sau M ℏ ≫ 1 (\ displaystyle (\ frac (M) (\ hbar)) \ gg 1) comportarea sistemului este descrisă cu bună precizie de mecanica clasică. Aceste estimări sunt destul de direct legate de relațiile de incertitudine Heisenberg.

Istoria descoperirilor

Formula lui Planck pentru radiația termică

Formula lui Planck este o expresie pentru densitatea de putere spectrală a radiației unui corp absolut negru, care a fost obținută de Max Planck pentru densitatea radiației de echilibru u (ω, T) (\ displaystyle u (\ omega, T))... Formula lui Planck a fost obținută după ce a devenit clar că formula Rayleigh-Jeans descrie în mod satisfăcător radiația doar în regiunea undelor lungi. În 1900, Planck a propus o formulă cu o constantă (numită mai târziu constanta lui Planck), care era în acord cu datele experimentale. În același timp, Planck credea că această formulă este doar un truc matematic reușit, dar nu are sens fizic. Adică, Planck nu a presupus că radiația electromagnetică este emisă sub formă de porțiuni separate de energie (quanta), a căror valoare este legată de frecvența ciclică a radiației prin expresia:

ε = ℏ ω. (\ displaystyle \ varepsilon = \ hbar \ omega.)

Raportul de aspect ħ numit ulterior constanta lui Planck , ħ ≈ 1,054⋅10 −34 J s.

Efect foto

Efectul fotoelectric este emisia de electroni de către o substanță sub influența luminii (și, în general, a oricărei radiații electromagnetice). În substanțele condensate (solide și lichide), se emite efect fotoelectric extern și intern.

Efectul fotoelectric a fost explicat în 1905 de Albert Einstein (pentru care a primit Premiul Nobel în 1921, datorită unei nominalizări a fizicianului suedez Oseen), pe baza ipotezei lui Planck privind natura cuantică a luminii. Lucrarea lui Einstein conținea o nouă ipoteză importantă - dacă Planck și-ar fi asumat această lumină emise doar porţiuni cuantificate, atunci Einstein credea deja că lumina şi există numai sub formă de porţiuni cuantificate. Din legea conservării energiei, când lumina este reprezentată sub formă de particule (fotoni), formula lui Einstein pentru efectul fotoelectric urmează:

ℏ ω = A o u t + m v 2 2, (\ displaystyle \ hbar \ omega = A_ (out) + (\ frac (mv ^ (2)) (2)),)

Unde A o u t (\ displaystyle A_ (out))- așa-zisul. funcția de lucru (energia minimă necesară pentru a îndepărta un electron dintr-o substanță), m v 2 2 (\ displaystyle (\ frac (mv ^ (2)) (2))) este energia cinetică a electronului emis, ω (\ displaystyle \ omega) este frecvența fotonului incident cu energie ℏ ω, (\ displaystyle \ hbar \ omega,) ℏ (\ stil de afișare \ hbar) este constanta lui Planck. Această formulă implică existența marginii roșii a efectului fotoelectric, adică existența celei mai joase frecvențe, sub care energia fotonului nu mai este suficientă pentru a „doarce” electronul din corp. Esența formulei este că energia unui foton este cheltuită pentru ionizarea unui atom al unei substanțe, adică pentru munca necesară pentru a „extrage” un electron, iar restul este convertit în energia cinetică a electron.

Efectul Compton

Metode de măsurare

Folosind legile efectului fotoelectric

Cu această metodă de măsurare a constantei lui Planck, legea lui Einstein este utilizată pentru efectul fotoelectric:

K m a x = h ν - A, (\ displaystyle K_ (max) = h \ nu -A,)

Unde K m a x (\ displaystyle K_ (max)) este energia cinetică maximă a fotoelectronilor emisă de catod,

ν (\ stil de afișare \ nu)- frecvența luminii incidente, A (\ displaystyle A)- așa-zisul. funcția de lucru a electronului.

Măsurarea se efectuează după cum urmează. În primul rând, catodul fotocelulei este iradiat cu lumină monocromatică cu o frecvență ν 1 (\ displaystyle \ nu _ (1)), în timp ce fotocelulei i se aplică o tensiune de blocare, astfel încât curentul prin fotocelula se oprește. În acest caz, are loc următoarea relație, care decurge direct din legea lui Einstein:

h ν 1 = A + e U 1, (\ displaystyle h \ nu _ (1) = A + eU_ (1),)

Unde e (\ displaystyle e) -