量子物理学 の起源は 、マックス プランク (1858 – 1947) の研究にあります。この科学者は、量子理論の中で、各原子は個別のエネルギー パケットのみを交換できると提案しています。
黒体はすべての入射放射線を吸収する能力があり、また完全な放射体でもあります。物理学者のキルヒホフは、エネルギーの放出が温度と放出される放射線の周波数に依存することを証明しました。以前の研究では、レイリー ジーンズは黒体放射 ρ T の公式を古典的に導出しました。得られる式は次の形式になります。
しかし、レイリー・ジーンズの公式は、実験結果に対する理論的結果の不一致によって引き起こされる、いわゆる「紫外線の大惨事」を引き起こします。高エネルギーではエネルギー密度の値が非常に高くなる傾向があるため、このモデルは低周波数のみを満たします。
プランクは、エネルギー ε を以前の提案のように連続変数としてではなく、離散変数であるかのように扱うことを好みました。このようにして、彼は
ε = 0、Δε、2Δε、3Δε、4Δε、… nΔε
可能なエネルギー値のセットとして。したがって、Δε はこれらの値の間の間隔です。
プランクのこの全体の分析から、Δε が小さい場合には ε avg ≈ kT を取得でき、Δε が大きい場合には ε avg ≈ 0 を取得できることがわかります。
したがって、彼は増加する変数 (この場合は周波数 ν) の関数として Δε を記述する必要があることに気づきました。一連の考察の後、プランクは問題の量の間に比例関係があると仮定します。
Δε〜ν
等しい形で書き直すと、次の方程式が得られました。
Δε = h.ν
ここで、 h は プランク定数 として知られる比例定数です。
その後、プランクは定数 h の値を決定し、この値は彼の理論を実験結果に合わせてより適切に調整し、現在受け入れられている値に非常に近づきました。
h = 6.63×10 -34 Js
離散エネルギー パケットの提案を使用した場合のマックス プランクの予測。したがって、平均エネルギー値は次のように求められます。
黒体スペクトルのエネルギー密度についてのプランクの予測は次のようになります。
後者は プランクの黒体スペクトル であり、EISBERG (1979) によると実験結果と完全に一致しています。
以下に、このエネルギー密度関数のグラフを示します。
参考文献
アイスバーグ、ロバート・レズニック、ロバート。
量子物理学 – 原子、分子、
固体、原子核、粒子。
パウロ・コスタ・リベイロ、イニオ・コスタ・ダ・シルベイラ、マルタ・フェイジョ・バローゾ訳。リオデジャネイロ：キャンパス、1979 年。
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