15 Вопрос

Ультрафиолетовая катастрофа

У льтрафиоле́товая катастро́фа — физический термин, описывающий парадокс классической физики, состоящий в том, что полная мощность теплового излучения любого нагретого тела должна быть бесконечной. Название парадокс получил из-за того, что спектральная плотность мощности излучения должна была неограниченно расти по мере сокращения длины волны.

По сути этот парадокс показал если не внутреннюю противоречивость классической физики, то во всяком случае крайне резкое (абсурдное) расхождение с элементарными наблюдениями и экспериментом.

Так как это не согласуется с экспериментальным наблюдением, в конце 19 века возникали трудности в описании фотометрических характеристик тел.

Проблема была решена при помощи квантовой теории излучения Макса Планка в 1900 году.

16. Планк.  Он предложил разбить излучение на небольшие единицы или порции, точно так же, как материя разбита на атомы. Эту единицу излучения он назвал квант (что по-латыни означает «как много?»). Планк утверждал, что излучение может поглощаться только в форме целочисленных квантов. Помимо этого, он выдвинул идею, что величина энергии кванта определяется длиной волны соответствующего излучения. Чем меньше длина волны, тем выше энергия кванта; или, по-другому, энергия кванта обратно пропорциональна длине волны. Таким образом, квант можно было напрямую соотнести с частотой радиации. Аналогично энергии кванта частота обратно пропорциональна длине волны излучения. А если обе эти величины связаны с длиной волны обратно пропорциональной зависимостью, значит, они сами связаны друг с другом коэффициентом пропорциональности. Планк выразил эту идею своим знаменитым уравнением: е = hv Символ е обозначает квантовую энергию, v (греческая буква ню) — частоту, a h — это постоянная Планка. Константа h очень мала по величине, так же как и энергия самого кванта. Единицы излучения столь малы, что свет представляется нам непрерывным потоком, как и обычная материя представляется сплошной, неделимой массой. Но в начале XX столетия с энергией произошло то же самое, что и с материей в начале XIX века: и та и другая оказались состоящими из частиц. Введенные Планком квантовые представления прояснили соотношение между температурой и длиной волны излучаемой радиации. Квант фиолетового света вдвое превосходит по энергии квант красного света, поэтому, естественно, для получения коротковолнового кванта тело надо нагреть сильнее, чем для получения красного свечения. Выведенные на основе квантовых представлений уравнения помогли подробно разобраться в излучении черного тела на всех участках спектра. Постепенно квантовая теория Планка далеко продвинулась вперед, уверенно завоевав новые позиции: она помогла понять поведение атомов, электронов на оболочках и нуклонов в атомных ядрах. 

Постоя́нная Пла́нка (квант действия) — основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии электромагнитного излучения с его частотой. Также имеет смысл кванта действия и кванта момента импульса.

Дж*с эВ*с

Редуцированная постоянная Планка или постоянная Дирака:

Дж*с эВ*с