杨老师讲物理之——能量量子化

老杨说物理之选修3-5，不一样的老杨，不一样的物理。...



杨老师来了

我们今天讲第一节，能量量子化。

物理中的所有理论都要经过试验证实才能正式对外开放，并且应用。随着经典物理理论的发展，到19世纪末，经典物理学理论已经相当的完善，几乎可以解释所有的现象，只有极个别的现象用经典物理理论不能很好的解释，比如黑体辐射问题。

首先普及一下基础知识。

1.      什么是黑体？光是一种电磁波，根据他们的频率不同呈现不同的颜色，红色光频率最低，紫色光频率最高其余颜色介于两者之间。所有光叠加就是白光。日光就是白光。我们能看见物体的颜色是因为这种物体会反射这种颜色的光。比如阳光照到我们身上。如果多种频率的光都反射出去。那他就呈现白色。如果呈现绿色是因为其他光都被吸收只有绿光进不去被反射出来。都被吸进而不反射就呈现黑色。所以黑色物体同样光照下吸收能量最多，不挑食，自然吃得胖。白色吸收能量最少，可以这么说颜色越深吸能越多，颜色越浅吸能越少。这就是为什么冬天要暖和穿深色衣服，而夏天想凉爽就要穿浅色衣服。那么如果一个物体把大部分电磁波都吸收反射的很少，这种物体就可以叫黑体，极端一点至吸收而不反射电磁波的物体就叫做绝对黑体。

2.      什么是黑体辐射。刚才我们说了黑体的特点是只吸收电磁波。那么问题来了，电磁波是带有能量的，而这种东西只吸不反，那么自然他的能量就越来越大了。但我们大家都知道能量是守恒的，黑体怎样把吸收进来的电磁波能量送出去呢？答案是——辐射，可以理解为吃的是草挤出来的却是奶，吸收电磁波但又靠辐射把能量释放出去。



黑体辐射的能量密度的极大值回向频率高的电磁波移动。可以这么理解就是一块煤能量低我们看不见他辐射出的能量因为他辐射能量密度最大的的是频率低的红外线（也就是比红色光频率还要低的电磁波，由于频率低到我们眼睛是分辨不出来的，但能感觉到，如果感觉摸个东西热乎乎的那是因为他在想你辐射红外线这种电磁波）当煤块能量很高时她呈现的就不再是原来的黑色了他会成红色，说明他现在辐射能量密度极大是红色光，频率比红外高了，能量再高就接近白光说明辐射能量密度极大就不再是红光了而是比红光频率更高的电磁波了。

3,经典物理理论危机。

科学家根据实验所得数据绘制出辐射能量随辐射频率的图像，同时根据经典物理学理论对这个规律进行解释，但是那个方程所得的图像也不能与实验图像吻合，在这种情况下经典物理理论遇到危机，解释不了这种现象了。

4．时势造英雄——普朗克。



普朗克提出一种假设——对一种频率的的辐射只能以一个最小单位一份一份的吸收或辐射。每一份称为能量子，吸收或辐射只能是这种能量子的整数倍，没有半个。基于这个假设再进行分析得到的理论结果和实验曲线完美的融合，但这种假设和经典物理中的连续能量是相违背的，且不说别人连普朗克自己都接受不了这个事实。他信奉了一辈子的三观，就这么毁了，不但把自己的毁了捎带着把所有物理学家的也毁了，但是他们的毁灭却给物理理论带来一片新天地。感谢他们，此处应该有掌声。

（能量子的能量ε＝hv，其中h是普朗克常量，v为电磁波频率。所有电磁波能量都是他能量子的整数倍，没有半个不连续称为能量量子化。）

………………

未完待续

因为杨老师用文字的功力远不及语言表达，书不尽言言不尽意，欢迎各位批评指正，感激不尽，假如真能给您在物理学习道路上贡献一份力量，也是对我个人的一种认可，欢迎关注。

    关注 杨光雨露