Каравашкин писал(а):Если у Вас знания о кванте ограничены этими, то понятна Ваша злость на меня и понятно почему происходит у Вас просто отсечка.
Постоя́нная Пла́нка, обозначаемая как h, является физической постоянной, используемой для описания величины кванта действия в квантовой механике. Данная постоянная впервые появилась в работах М. Планка, посвящённых тепловому излучению, и потому названа в его честь.
Она присутствует как коэффициент между энергией E и частотой ν фотона в формуле Планка:
Скорость света c связана с частотой ν и длиной волны λ соотношением:
С учётом этого соотношение Планка записывается так:
E = h v
Часто применяется величина
Дж•c,
эрг•c,
эВ•c,
называемая редуцированной (или рационализированной) постоянной Планка или постоянной Дирака.
Постоянную Дирака удобно использовать тогда, когда применяется угловая частота ω, измеряемая в радианах за секунду, вместо обычной частоты ν, измеряемой количеством циклов за секунду. Так как ω = 2πν, то справедлива формула:
E = hω
Согласно гипотезе Планка, впоследствии подтверждённой, энергия атомных состояний является квантованной. Это приводит к тому, что нагретое вещество излучает электромагнитные кванты или фотоны определённых частот, спектр которых зависит от химического состава вещества.
Величина
Постоянная Планка имеет размерность энергии, умноженной на время, как и размерность действия. В международной системе единиц СИ постоянная Планка выражается в единицах Дж•с. Такую же размерность имеет произведение импульса на расстояние в виде Н•м•с, а также момент импульса.
P = h k
Значение постоянной Планка равно
Дж•с эВ•с
Происхождение постоянной Планка.Формула Планка и излучение чёрного тела
В конце 19 века Планк исследовал проблему излучения абсолютно чёрного тела, которую за 40 лет до этого сформулировал Кирхгоф. Нагретые тела светятся тем сильнее, чем выше их температура и больше внутренняя тепловая энергия. Теплота распределяется между всеми атомами тела, приводя их в движение друг относительно друга и к возбуждению электронов в атомах. При переходе электронов к устойчивым состояниям излучаются фотоны, которые могут снова поглощаться атомами. При каждой температуре возможно состояние равновесия между излучением и веществом, при этом доля энергии излучения в общей энергии системы зависит от температуры. В состоянии равновесия с излучением абсолютно чёрное тело не только поглощает всё падающее на него излучение, но и излучает само то же самое количество энергии, по определённому закону распределения энергии по частотам. Закон, связывающий температуру тела с мощностью общей излучаемой энергии с единицы поверхности тела, носит название закон Стефана-Больцмана и был установлен в 1879–1884 гг.
При нагревании увеличивается не только общее количество излучаемой энергии, но меняется и состав излучения. Это видно по тому, что меняется цвет нагреваемых тел. Согласно закону смещения Вина 1893 г., основанному на принципе адиабатического инварианта, для каждой температуры можно вычислить длину волны излучения, при которой тело светится наиболее сильно. Вин сделал достаточно точную оценку формы энергетического спектра чёрного тела при высоких частотах, но не смог объяснить ни форму спектра, ни его поведение при низких частотах.
Планк предположил, что поведение света подобно движению набора множества одинаковых гармонических осцилляторов. Он изучал изменение энтропии этих осцилляторов в зависимости от температуры, пытаясь обосновать закон Вина, и нашёл подходящую математическую функцию для спектра чёрного тела (Planck, 1901).
Однако вскоре Планк понял, что кроме его решения возможны и другие, приводящие к другим значениям энтропии осцилляторов (Planck, 1901). В результате он был вынужден использовать вместо феноменологического подхода отвергаемую им ранее статистическую физику (Planck, 1901), что он описывал как "акт отчаяния … Я был готов пожертвовать любыми моими предыдущими убеждениями в физике Одним из новых принятых Планком условий было:интерпретировать UN (энергия колебаний N осцилляторов) не как непрерывную неограниченно делимую величину, а как дискретную величину, состоящую из суммы ограниченных равных частей. Обозначим каждую такую часть в виде элемента энергии через ε; .
С этим новым условием Планк фактически вводил квантованность энергии осцилляторов, говоря, что это "чисто формальное предположение … на самом деле я не думал об этом глубоко…" , однако это привело к настоящей революции в физике. Применение нового подхода к закону смещения Вина показало, что "элемент энергии" должен быть пропорционален частоте осциллятора. Это было первой версией того, что сейчас называется "формула Планка":
Планку удалось вычислить значение h из экспериментальных данных по излучению чёрного тела: его результат был 6,55 • 10−34 Дж•с, с точностью 1,2 % от принятого сейчас значения (Planck, 1901). Он также смог впервые определить постоянную Больцмана kB из тех же данных и своей теории.
До теории Планка предполагалось, что энергия тела может быть любой, являясь непрерывной функцией. Это эквивалентно тому, что элемент энергии ε (разность между дозволенными уровнями энергии) равен нулю, следовательно должна быть равна нулю и h. Исходя из этого следует понимать утверждения о том, что "постоянная Планка равна нулю в классической физике" или что "классическая
физика является пределом квантовой механики при устремлении постоянной Планка к нулю". Вследствие малости постоянной Планка она почти не проявляется в обычном человеческом опыте и до работ Планка была незаметна.
Проблема чёрного тела была пересмотрена в 1905 г., когда Рэлей и Джинс с одной стороны, и Эйнштейн с другой стороны, независимо доказали, что классическая электродинамика не может обосновать наблюдаемый спектр излучения. Это привело к так называемой "ультрафиолетовой катастрофе", обозначенной таким образом Эренфестом в 1911 г. Усилия теоретиков (вместе с работой Эйнштейна по фотоэффекту) привели к признанию того, что постулат Планка о квантовании уровней энергии является не простым математическим формализмом, а важным элементом представлений о физической реальности. Первый Сольвеевский конгресс в 1911 г. был посвящён "теории радиации и квантов". Макс Планк в 1918 г. получил Нобелевскую премию по физике "за признание заслуг в развитии физики и открытие кванта энергии".
Формула Планка безупречна с математической точки зрения, но содержит в себе противоречие с физическими явлениями. Рассмотрение понятия частоты имеет смысл только на фиксированном интервале времени. Возьмем интервал времени равный 1 секунде. Один период колебания на этом отрезке соответствует частоте 1Гц и соответственно энергия этого фотона (кванта) будет равна E=1h. Два периода колебаний за 1 секунду должны обладать энергией равной E=2h и т.д. Не важно, какой формы будут эти колебания (синусоидальные, трапециевидные, прямоугольные или любые другие) при одинаковой амплитуде удвоение или тем более утроение и тому подобное площади под этими кривыми произойти не может. Но ведь площадь и является эквивалентом физической сущности энергии. Если предположить, что с частотой изменяется качество энергии, то следует признать изменение амплитуд электрической и магнитной составляющих фотона, причем строго пропорционально частоте. Получится, что напряженность электромагнитного излучения растет беспредельно. Представлять изменение качества энергии для получения другого количества каким-то другим способом пока не представляется возможным. Эта нестыковка решается простым методом. Вместо частоты в формуле должно стоять количество, тогда энергия и будет состоять “из суммы ограниченных равных частей”. Об этом в статье
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog ... 11557.html.
Фотоэффект
Фотоэффект заключается в эмиссии электронов (называемых фотоэлектронами) с поверхности при освещении её светом. Впервые он наблюдался Беккерелем в 1839 г., хотя обычно упоминается Генрих Герц , который опубликовал в 1887 г. обширное исследование на эту тему. Столетов в 1888–1890 гг. сделал несколько открытий в области фотоэффекта, в том числе вывел первый закон внешнего фотоэффекта. Другое важное исследование фотоэффекта опубликовал Ленард в 1902 г. . Хотя Эйнштейн не проводил сам экспериментов по фотоэффекту, но его работа 1905 г. рассматривала эффект на основе световых квантов. Это принесло Эйнштейну нобелевскую премию в 1921 г. , когда его предсказания были подтверждены экспериментальной работой Милликена
