Baa ya mara kwa mara sawa. Ubao mara kwa mara

· Hali mchanganyiko · Kipimo · Kutokuwa na uhakika · Kanuni ya Pauli · Uwiliwili · Mshikamano · Nadharia ya Ehrenfest · Athari ya tunnel

Angalia pia: Portal:Fizikia

Maana ya kimwili

Katika mechanics ya quantum, msukumo una maana ya kimwili ya vekta ya wimbi, nishati - frequency, na hatua - awamu ya wimbi, lakini jadi (kihistoria) kiasi cha mitambo hupimwa katika vitengo vingine (kg m / s, J, J s) kuliko inayolingana. mawimbi (m -1, s -1, vitengo vya awamu isiyo na kipimo). Mara kwa mara ya Planck ina jukumu la sababu ya ubadilishaji (daima sawa) inayounganisha mifumo hii miwili ya vitengo - quantum na jadi:

\mathbf p = \hbar \mathbf k(mapigo ya moyo) (|\mathbf p|= 2 \pi \hbar / \lambda) E = \hbar\omega(nishati) S = \hbar\phi(hatua)

Ikiwa mfumo wa vitengo vya kimwili ungeundwa baada ya ujio wa mechanics ya quantum na ilichukuliwa ili kurahisisha kanuni za msingi za kinadharia, mara kwa mara ya Planck pengine ingefanywa kuwa sawa na moja, au, kwa hali yoyote, kwa nambari ya pande zote zaidi. Katika fizikia ya kinadharia, mfumo wa vitengo na \hbar = 1, ndani yake

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

Planck ya mara kwa mara pia ina jukumu rahisi la tathmini katika kuweka mipaka ya maeneo ya utumiaji wa fizikia ya kitambo na ya quantum: kwa kulinganisha na ukubwa wa hatua au kasi ya angular ya mfumo unaozingatiwa, au bidhaa ya msukumo wa tabia kwa saizi ya tabia, au nishati bainifu kwa wakati maalum, inaonyesha jinsi mechanics ya kitamaduni inavyotumika kwa mfumo huu wa kimwili. Yaani, kama S- hatua ya mfumo, na M ni kasi yake ya angular, basi saa \frac(S)(\hbar)\gg1 au \frac(M)(\hbar)\gg1 Tabia ya mfumo inaelezewa kwa usahihi mzuri na mechanics ya classical. Makadirio haya yanahusiana moja kwa moja na uhusiano wa kutokuwa na uhakika wa Heisenberg.

Historia ya ugunduzi

Njia ya Planck ya mionzi ya joto

Fomula ya Planck ni kielelezo cha wiani wa nguvu ya spectral ya mionzi nyeusi ya mwili, ambayo ilipatikana na Max Planck kwa usawa wa mionzi ya mionzi. u(\omega, T). Mchanganyiko wa Planck ulipatikana baada ya kuwa wazi kuwa fomula ya Rayleigh-Jeans inaelezea kwa kuridhisha mionzi katika eneo la mawimbi marefu. Mnamo mwaka wa 1900, Planck alipendekeza fomula yenye fomula isiyobadilika (baadaye ikaitwa Planck's constant), ambayo ilikubaliana vyema na data ya majaribio. Wakati huo huo, Planck aliamini kwamba fomula hii ilikuwa tu hila ya hisabati yenye mafanikio, lakini haikuwa na maana ya kimwili. Hiyo ni, Planck hakufikiria kuwa mionzi ya sumakuumeme hutolewa kwa namna ya sehemu za nishati (quanta), ukubwa wa ambayo inahusiana na mzunguko wa mzunguko wa mionzi kwa usemi:

\varepsilon = \hbar \omega.

Kipengele cha uwiano \hbar jina baadaye Planck ni mara kwa mara, \hbar= 1.054 · 10 −34 J·s.

Athari ya picha

Athari ya picha ni utoaji wa elektroni na dutu chini ya ushawishi wa mwanga (na, kwa ujumla, mionzi yoyote ya umeme). Katika vitu vilivyofupishwa (imara na kioevu) kuna athari ya nje na ya ndani ya picha.

Photocell hiyo hiyo basi huwashwa na mwanga wa monokromatiki kwa masafa \nu_2 na kwa njia hiyo hiyo wanaifunga kwa mvutano U_2:

h\nu_2=A+eU_2.

Kuondoa neno la pili la usemi kwa muhula kutoka kwa kwanza, tunapata

h(\nu_1-\nu_2)=e(U_1-U_2),

inatoka wapi

h=\frac (e(U_1-U_2))((\nu_1-\nu_2)).

Uchambuzi wa wigo wa X-ray bremsstrahlung

Njia hii inachukuliwa kuwa sahihi zaidi ya zilizopo. Inachukua faida ya ukweli kwamba wigo wa mzunguko wa X-rays ya bremsstrahlung ina kikomo sahihi cha juu, kinachoitwa kikomo cha violet. Uwepo wake hufuata kutoka kwa mali ya quantum ya mionzi ya umeme na sheria ya uhifadhi wa nishati. Kweli,

h\frac(c)(\lambda)=eU,

Wapi c- kasi ya mwanga,

\lambda- urefu wa wimbi la x-ray, e- malipo ya elektroni, U- kuongeza kasi ya voltage kati ya electrodes ya tube ya X-ray.

Kisha Planck ya mara kwa mara ni

h=\frac((\lambda)(Ue))(c).

Andika hakiki kuhusu kifungu "Planck's Constant"

Vidokezo

Fasihi

  • John D. Barrow. Wadumu wa Asili; Kutoka Alfa hadi Omega - Nambari zinazosimbua Siri za Kina zaidi za Ulimwengu. - Vitabu vya Pantheon, 2002. - ISBN 0-37-542221-8.
  • Steiner R.// Ripoti juu ya Maendeleo katika Fizikia. - 2013. - Vol. 76. - P. 016101.

Viungo

Msingi
Viingilio
Inatumika katika

Dondoo inayoangazia Planck's Constant

“Hiki ndicho kikombe changu,” akasema. - Weka tu kidole chako, nitakunywa yote.
Wakati samovar ilikuwa imelewa yote, Rostov alichukua kadi na akajitolea kucheza wafalme na Marya Genrikhovna. Walipiga kura kuamua nani atakuwa chama cha Marya Genrikhovna. Sheria za mchezo huo, kulingana na pendekezo la Rostov, ni kwamba yule ambaye atakuwa mfalme atakuwa na haki ya kumbusu mkono wa Marya Genrikhovna, na kwamba yule ambaye angebaki kuwa mlaghai angeenda kuweka samovar mpya kwa daktari wakati aliamka.
- Kweli, ikiwa Marya Genrikhovna atakuwa mfalme? - Ilyin aliuliza.
- Yeye tayari ni malkia! Na maagizo yake ni sheria.
Mchezo ulikuwa umeanza wakati kichwa kilichochanganyikiwa cha daktari kiliinuka ghafla kutoka nyuma ya Marya Genrikhovna. Hakuwa amelala kwa muda mrefu na kusikiliza kile kilichosemwa, na, inaonekana, hakupata chochote cha kufurahisha, cha kuchekesha au cha kufurahisha katika kila kitu kilichosemwa na kufanywa. Uso wake ulikuwa wa huzuni na kukata tamaa. Hakuwasalimia wale maafisa, alijikuna na kuomba ruhusa ya kuondoka, kwani njia yake ilikuwa imezibwa. Alipotoka tu, maafisa wote waliangua kicheko kikubwa, na Marya Genrikhovna akabubujikwa na machozi na kwa hivyo akawa mwenye kuvutia zaidi machoni pa maafisa wote. Kurudi kutoka uani, daktari alimwambia mke wake (ambaye alikuwa ameacha kutabasamu kwa furaha na alikuwa akimtazama, akingojea hukumu kwa woga) kwamba mvua ilikuwa imepita na kwamba anapaswa kwenda kulala kwenye hema, vinginevyo kila kitu kingekuwa. kuibiwa.
- Ndiyo, nitatuma mjumbe ... mbili! - alisema Rostov. - Njoo, daktari.
- Nitaangalia saa mwenyewe! - alisema Ilyin.
"Hapana, mabwana, mlilala vizuri, lakini sikulala kwa siku mbili," daktari alisema na kwa huzuni akaketi karibu na mkewe, akingojea mwisho wa mchezo.
Wakiutazama uso wenye huzuni wa daktari huyo, akimwangalia mke wake kwa uchungu, maofisa hao walichangamka zaidi, na wengi hawakuweza kujizuia kucheka, jambo ambalo walijaribu haraka kutafuta visingizio vinavyokubalika. Wakati daktari aliondoka, akimchukua mkewe, na kukaa ndani ya hema pamoja naye, maofisa walilala kwenye tavern, wamefunikwa na nguo za mvua; lakini hawakulala kwa muda mrefu, ama kuzungumza, kukumbuka hofu ya daktari na pumbao la daktari, au kukimbia kwenye ukumbi na kuripoti kile kilichokuwa kikitendeka katika hema. Mara kadhaa Rostov, akigeuza kichwa chake, alitaka kulala; lakini tena kauli ya mtu fulani ilimfurahisha, mazungumzo yakaanza tena, na tena vicheko visivyo na sababu, vya uchangamfu, vya kitoto vikasikika.

Saa 3:00 hakuna mtu ambaye alikuwa bado amelala wakati sajenti alitokea na amri ya kuandamana hadi mji wa Ostrovne.
Kwa mazungumzo na vicheko vile vile, maofisa walianza kujitayarisha kwa haraka; tena wanaweka samovar kwenye maji machafu. Lakini Rostov, bila kungoja chai, alikwenda kwenye kikosi. Kulikuwa tayari kumepambazuka; mvua ilikoma, mawingu yakatawanyika. Kulikuwa na unyevunyevu na baridi, hasa katika mavazi ya mvua. Walipotoka kwenye tavern, Rostov na Ilyin, wote wawili wakati wa alfajiri, walitazama ndani ya hema la ngozi la daktari, lenye kung'aa kutokana na mvua, kutoka chini ya apron ambayo miguu ya daktari ilitoka nje na katikati ambayo kofia ya daktari ilikuwa. inayoonekana kwenye mto na kupumua kwa usingizi kunaweza kusikika.
- Kweli, yeye ni mzuri sana! - Rostov alimwambia Ilyin, ambaye alikuwa akiondoka naye.
- Mwanamke huyu ni uzuri gani! - Ilyin alijibu kwa umakini wa miaka kumi na sita.
Nusu saa baadaye kikosi kilichojipanga kilisimama barabarani. Amri ilisikika: “Keti chini! - askari walivuka wenyewe na kuanza kukaa chini. Rostov, akipanda mbele, aliamuru: "Machi! - na, wakinyoosha ndani ya watu wanne, hussars, wakipiga makofi kwenye barabara yenye mvua, milio ya sabers na mazungumzo ya utulivu, waliondoka kwenye barabara kubwa iliyo na birch, wakifuata watoto wachanga na betri wakitembea mbele.
Mawingu ya rangi ya samawati-zambarau, yakibadilika kuwa mekundu jua linapochomoza, yalisukumwa haraka na upepo. Ikawa nyepesi na nyepesi. Nyasi za curly ambazo daima hukua kando ya barabara za mashambani, bado mvua kutokana na mvua ya jana, zilionekana wazi; Matawi ya kunyongwa ya birches, pia mvua, yalipigwa na upepo na kuacha matone ya mwanga kwa pande zao. Nyuso za askari hao zikawa wazi zaidi na zaidi. Rostov alipanda na Ilyin, ambaye hakukaa nyuma yake, kando ya barabara, kati ya safu mbili za miti ya birch.
Wakati wa kampeni, Rostov alichukua uhuru wa kupanda sio farasi wa mstari wa mbele, lakini juu ya farasi wa Cossack. Mtaalamu na mwindaji, hivi karibuni alijipatia Don anayekimbia, farasi mkubwa na mkarimu wa mchezo, ambaye hakuna mtu aliyemrukia. Kuendesha farasi huyu ilikuwa raha kwa Rostov. Alifikiria juu ya farasi, juu ya asubuhi, juu ya daktari, na hakuwahi kufikiria juu ya hatari inayokuja.
Hapo awali, Rostov, akienda kwenye biashara, aliogopa; Sasa hakuhisi woga hata kidogo. Haikuwa kwa sababu hakuogopa kwamba alikuwa amezoea moto (huwezi kuzoea hatari), lakini kwa sababu alikuwa amejifunza kudhibiti nafsi yake katika uso wa hatari. Alikuwa amezoea, wakati wa kwenda kwenye biashara, kufikiri juu ya kila kitu, isipokuwa kwa kile kilichoonekana kuwa cha kuvutia zaidi kuliko kitu kingine chochote - kuhusu hatari inayokuja. Haijalishi jinsi alivyojaribu au kujilaumu kwa woga katika kipindi cha kwanza cha utumishi wake, hangeweza kufikia hili; lakini kwa miaka sasa imekuwa asili. Sasa alipanda karibu na Ilyin kati ya miti ya miti, mara kwa mara akibomoa majani kutoka kwa matawi yaliyokuja, wakati mwingine akigusa groin ya farasi na mguu wake, wakati mwingine, bila kugeuka, akitoa bomba lake la kumaliza kwa hussar akiendesha nyuma, kwa utulivu na utulivu kama huo. kuangalia bila kujali, kana kwamba alikuwa akiendesha gari. Alisikitika kuutazama uso wa Ilyin uliochafuka, ambaye alizungumza mengi na bila utulivu; alijua kutokana na uzoefu hali ya uchungu ya kusubiri kwa hofu na kifo ambapo kona ilikuwa, na alijua kwamba hakuna chochote isipokuwa wakati kingemsaidia.
Jua lilikuwa limetoka tu kuonekana kwenye mkondo wa wazi kutoka chini ya mawingu wakati upepo ulipopungua, kana kwamba halikuthubutu kuharibu asubuhi hii nzuri ya kiangazi baada ya ngurumo; matone yalikuwa bado yanaanguka, lakini kwa wima, na kila kitu kikawa kimya. Jua lilitoka kabisa, likatokea kwenye upeo wa macho na kutoweka kwenye wingu jembamba na refu lililosimama juu yake. Dakika chache baadaye jua lilionekana kuangaza zaidi kwenye ukingo wa juu wa wingu, likivunja kingo zake. Kila kitu kiliwaka na kung'aa. Na pamoja na nuru hii, kana kwamba inajibu, milio ya bunduki ilisikika mbele.
Kabla ya Rostov kuwa na wakati wa kufikiria na kuamua ni umbali gani wa risasi hizi, msaidizi wa Hesabu Osterman Tolstoy aliruka kutoka Vitebsk na kuamuru kutembea kando ya barabara.
Kikosi kiliendesha gari kuzunguka askari wa miguu na betri, ambao pia walikuwa na haraka ya kwenda haraka, walishuka mlimani na, wakipita katika kijiji kisicho na watu, walipanda tena mlima. Farasi walianza kufurika, watu wakawa wamechoka.
- Acha, kuwa sawa! - amri ya kamanda wa kitengo ilisikika mbele.
- Bega la kushoto mbele, maandamano ya hatua! - waliamuru kutoka mbele.
Na hussars kando ya safu ya askari walikwenda upande wa kushoto wa nafasi hiyo na wakasimama nyuma ya lancers zetu ambazo zilikuwa kwenye mstari wa kwanza. Kwa upande wa kulia walisimama watoto wetu wachanga kwenye safu nene - hizi zilikuwa hifadhi; juu yake juu ya mlima, bunduki zetu zilionekana katika hewa safi, safi, asubuhi, oblique na mwanga mkali, kwenye upeo wa macho. Mbele, nyuma ya bonde, nguzo za adui na mizinga zilionekana. Katika bonde tuliweza kusikia mnyororo wetu, tayari umehusika na kubonyeza kwa furaha na adui.
Rostov, kana kwamba anasikia sauti za muziki wa furaha zaidi, alihisi furaha katika nafsi yake kutokana na sauti hizi, ambazo hazijasikika kwa muda mrefu. Gusa ta tag! - ghafla, kisha risasi kadhaa zikapiga makofi haraka, moja baada ya nyingine. Tena kila kitu kilikaa kimya, na tena ilikuwa kana kwamba fataki zilikuwa zikipasuka huku mtu akitembea juu yao.
Hussars walisimama mahali pamoja kwa muda wa saa moja. mizinga ilianza. Hesabu Osterman na msafara wake walipanda nyuma ya kikosi, wakasimama, wakazungumza na kamanda wa kikosi na wakapanda hadi kwenye bunduki kwenye mlima.
Kufuatia kuondoka kwa Osterman, wachunguzi walisikia amri:
- Unda safu, jipange kwa shambulio hilo! "Jeshi la miguu lililokuwa mbele yao liliongeza vikosi vyao maradufu ili kuwaruhusu wapanda farasi kupita. Wachezaji wa mizinga walianza kuondoka, mizinga yao ya hali ya hewa ya pike ikiyumbayumba, na kwa mwendo wa kasi wakateremka kuelekea kwa askari wapandafarasi wa Ufaransa, ambao walionekana chini ya mlima upande wa kushoto.
Mara tu lancers iliposhuka mlimani, hussars waliamriwa kupanda mlima ili kufunika betri. Wakati hussars walikuwa wakichukua nafasi ya lancers, risasi za mbali, zilizopotea ziliruka kutoka kwa mnyororo, kupiga kelele na kupiga filimbi.
Sauti hii, ambayo haikusikika kwa muda mrefu, ilikuwa na athari ya kufurahisha na ya kufurahisha zaidi kwa Rostov kuliko sauti za hapo awali za risasi. Yeye, akijiinua, akatazama uwanja wa vita ukifunguliwa kutoka mlimani, na kwa roho yake yote alishiriki katika harakati za mizinga. Wachezaji wa mizinga walifika karibu na dragoons ya Ufaransa, kitu kilichanganyikiwa huko kwenye moshi, na dakika tano baadaye lancers walikimbia kurudi si mahali waliposimama, lakini kushoto. Kati ya lancers ya machungwa juu ya farasi nyekundu na nyuma yao, katika lundo kubwa, walionekana dragoons ya bluu ya Kifaransa kwenye farasi wa kijivu.

Rostov, kwa jicho lake zuri la kuwinda, alikuwa mmoja wa wa kwanza kuona dragoons hizi za bluu za Ufaransa zikifuata mizinga yetu. Kwa karibu na karibu warukaji na dragoon wa Ufaransa waliokuwa wakiwafuata walisogea katika umati uliochanganyikiwa. Tayari mtu aliweza kuona jinsi watu hawa, ambao walionekana kuwa wadogo chini ya mlima, waligongana, walipita kila mmoja na kutikisa mikono yao au sabers.
Rostov alitazama kile kinachotokea mbele yake kana kwamba alikuwa akiteswa. Kwa silika alihisi kwamba ikiwa sasa angewashambulia dragoons wa Kifaransa na hussars, hawatapinga; lakini ukipiga, ilibidi uifanye sasa, dakika hii, vinginevyo itakuwa imechelewa. Akatazama pembeni yake. Nahodha, aliyesimama karibu naye, hakuondoa macho yake kutoka kwa wapanda farasi walio chini kwa njia ile ile.
"Andrei Sevastyanich," Rostov alisema, "tutawatilia shaka ...
"Itakuwa jambo la haraka," alisema nahodha, "lakini kwa kweli ...
Rostov, bila kumsikiliza, alisukuma farasi wake, akaruka mbele ya kikosi, na kabla ya kupata wakati wa kuamuru harakati, kikosi kizima, kikipata kitu sawa na yeye, kilianza kumfuata. Rostov mwenyewe hakujua jinsi na kwa nini alifanya hivyo. Alifanya haya yote, kama alivyofanya kwenye uwindaji, bila kufikiria, bila kufikiria. Aliona kwamba dragoons walikuwa karibu, kwamba walikuwa wakienda mbio, wamekasirika; alijua kuwa hawawezi kustahimili, alijua kuwa kuna dakika moja tu ambayo haingeweza kurudi ikiwa ataikosa. Risasi zilipiga kelele na kumzunguka kwa msisimko sana, farasi akaomba mbele kwa shauku sana kwamba asingeweza kustahimili. Alimgusa farasi wake, akatoa amri, na wakati huo huo, akisikia nyuma yake sauti ya kukanyaga kwa kikosi chake kilichotumwa, kwa mwendo kamili, alianza kushuka kuelekea dragoons chini ya mlima. Mara tu walipoteremka, mwendo wao wa kunyata bila hiari ukageuka na kuwa mdundo wa mbio, ambao ukawa wa kasi na kasi zaidi walipokaribia milingoti yao na majike wa Ufaransa wakiruka nyuma yao. Dragoons walikuwa karibu. Wale wa mbele, wakiona hussars, walianza kurudi nyuma, wale wa nyuma walisimama. Kwa hisia ambayo alikimbia kuvuka mbwa mwitu, Rostov, akitoa chini yake kwa kasi kamili, akaruka safu zilizofadhaika za dragoons za Ufaransa. Lancer moja ilisimama, mguu mmoja ulianguka chini ili usikandamizwe, farasi mmoja asiye na farasi alichanganyikiwa na hussars. Takriban dragoni wote wa Ufaransa walirudi nyuma. Rostov, akiwa amechagua mmoja wao juu ya farasi wa kijivu, alianza kumfuata. Akiwa njiani alikimbilia kwenye kichaka; farasi mzuri alimchukua, na, kwa shida kustahimili tandiko, Nikolai aliona kwamba katika muda mfupi angempata adui ambaye alikuwa amemchagua kama shabaha yake. Mfaransa huyu labda alikuwa afisa - kwa kuangalia sare yake, alikuwa ameinama na kuruka juu ya farasi wake wa kijivu, akimhimiza aendelee kwa saber. Muda kidogo baadaye, farasi wa Rostov aligonga nyuma ya farasi wa afisa huyo na kifua chake, karibu kuangusha chini, na wakati huo huo Rostov, bila kujua ni kwanini, akainua saber yake na kumpiga Mfaransa huyo.

CONSTANT BAR
h, mojawapo ya viambajengo vya asili vya nambari, vilivyojumuishwa katika kanuni nyingi na sheria za kimaumbile zinazoelezea tabia ya maada na nishati kwa kiwango cha hadubini. Kuwepo kwa mara kwa mara hii kulianzishwa mwaka wa 1900 na M. Planck, profesa wa fizikia katika Chuo Kikuu cha Berlin, katika kazi ambayo iliweka misingi ya nadharia ya quantum. Pia alitoa makadirio ya awali ya ukubwa wake. Thamani inayokubalika kwa sasa ya isiyobadilika ya Planck ni (6.6260755 ± 0.00023)*10 -34 J*s. Planck alifanya ugunduzi huu wakati akijaribu kupata maelezo ya kinadharia ya wigo wa mionzi inayotolewa na miili yenye joto. Mionzi kama hiyo hutolewa na miili yote inayojumuisha idadi kubwa ya atomi kwa joto lolote juu ya sifuri kabisa, lakini inaonekana tu kwa joto karibu na kiwango cha kuchemsha cha maji 100 ° C na juu yake. Kwa kuongeza, inashughulikia wigo mzima wa masafa kutoka kwa mzunguko wa redio hadi mikoa ya infrared, inayoonekana na ya ultraviolet. Katika eneo la mwanga unaoonekana, mionzi inakuwa mkali wa kutosha tu kwa takriban 550 ° C. Utegemezi wa mionzi ya mionzi kwa muda wa kitengo kwenye mzunguko unajulikana na mgawanyiko wa spectral iliyotolewa kwenye Mtini. 1 kwa maadili kadhaa ya joto. Nguvu ya mionzi katika masafa fulani ni kiasi cha nishati inayotolewa katika bendi nyembamba ya masafa karibu na masafa fulani. Eneo la curve ni sawia na jumla ya nishati inayotolewa kwa masafa yote. Kama inavyoonekana kwa urahisi, eneo hili huongezeka haraka na joto linaloongezeka.

Planck alitaka kupata kinadharia kazi ya usambazaji wa spectral na kupata maelezo ya mifumo miwili rahisi iliyoanzishwa kwa majaribio: masafa yanayolingana na mwangaza mkali wa mwili wenye joto ni sawia na halijoto kamili, na jumla ya nishati iliyotolewa zaidi ya eneo la kitengo 1 cha uso wa mwili mweusi kabisa ni nguvu ya nne ya joto lake kamili. Mchoro wa kwanza unaweza kuonyeshwa kwa fomula

Ambapo nm ni mzunguko unaolingana na kiwango cha juu cha mionzi, T ni joto kamili la mwili, na a ni mara kwa mara kulingana na sifa za kitu kinachotoa. Mfano wa pili unaonyeshwa na fomula

Ambapo E ni jumla ya nishati inayotolewa na eneo la uso wa kitengo katika s 1, s ni sifa isiyobadilika ya kitu kinachotoa, na T ni joto kamili la mwili. Njia ya kwanza inaitwa sheria ya kuhama kwa Wien, na ya pili inaitwa sheria ya Stefan-Boltzmann. Kulingana na sheria hizi, Planck ilitaka kupata usemi kamili wa usambazaji wa spectral wa nishati inayotolewa kwa halijoto yoyote. Hali ya ulimwengu ya jambo hilo inaweza kuelezewa kutoka kwa mtazamo wa sheria ya pili ya thermodynamics, kulingana na ambayo michakato ya joto inayotokea kwa hiari katika mfumo wa kimwili daima huendelea katika mwelekeo wa kuanzisha usawa wa joto katika mfumo. Wacha tufikirie kuwa miili miwili isiyo na mashimo A na B ya maumbo tofauti, saizi tofauti na iliyotengenezwa kwa nyenzo tofauti na halijoto sawa inakabiliana, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 2. Ikiwa tunadhania kwamba mionzi mingi inatoka A hadi B kuliko kutoka B hadi A, basi mwili B bila shaka ungekuwa joto zaidi kwa gharama ya A na usawa utakatizwa papo hapo. Uwezekano huu haujajumuishwa na sheria ya pili ya thermodynamics, na kwa hiyo, miili yote miwili inapaswa kuangaza kiasi sawa cha nishati, na, kwa hiyo, thamani ya s katika formula (2) haitegemei ukubwa na nyenzo za uso wa kutotoa moshi. mradi mwisho ni aina ya cavity. Ikiwa mashimo yangetenganishwa na skrini ya rangi ambayo ingechuja na kurudisha nyuma mionzi yote, isipokuwa mionzi yenye masafa yoyote, basi kila kitu kilichosemwa kitabaki kuwa kweli. Hii ina maana kwamba kiasi cha mionzi iliyotolewa na kila cavity katika kila sehemu ya wigo ni sawa, na kazi ya usambazaji wa spectral kwa cavity ina tabia ya sheria ya ulimwengu ya asili, na thamani katika formula (1), kama thamani s, ni hali thabiti ya kimaumbile.



Planck, ambaye alikuwa mjuzi katika thermodynamics, alipendelea suluhisho hili maalum kwa tatizo na, kwa njia ya majaribio na makosa, alipata fomula ya thermodynamic ambayo ilifanya iwezekanavyo kuhesabu kazi ya usambazaji wa spectral. Fomula iliyopatikana ililingana na data zote za majaribio zinazopatikana na, haswa, na fomula za majaribio (1) na (2). Ili kufafanua hili, Planck alitumia hila ya busara iliyopendekezwa na sheria ya pili ya thermodynamics. Kwa kuamini kwa usahihi kwamba thermodynamics ya suala hilo ilisomwa vizuri zaidi kuliko thermodynamics ya mionzi, alizingatia mawazo yake hasa juu ya dutu ya kuta za cavity, na si kwa mionzi ndani yake. Kwa kuwa vipengele vilivyojumuishwa katika sheria za Wien na Stefan-Boltzmann hazitegemei asili ya dutu, Planck alikuwa na haki ya kufanya mawazo yoyote kuhusu nyenzo za kuta. Alichagua kielelezo ambacho kuta zilikuwa na idadi kubwa ya oscillators ndogo za kushtakiwa kwa umeme, kila moja ikiwa na masafa tofauti. Oscillators wanaweza oscillate chini ya ushawishi wa tukio mionzi juu yao, kutoa nishati. Mchakato wote unaweza kujifunza kulingana na sheria zinazojulikana za electrodynamics, i.e. kazi ya usambazaji wa spectral inaweza kupatikana kwa kuhesabu nishati ya wastani ya oscillators na masafa tofauti. Akibadilisha mlolongo wa hoja, Planck, kwa kuzingatia utendaji sahihi wa usambazaji wa taswira aliyokisia, alipata fomula ya wastani wa nishati U ya oscillator yenye frequency n kwenye cavity katika usawa katika halijoto kamili T:

Ambapo b ni idadi iliyoamuliwa kwa majaribio, na k ni ya kudumu (inayoitwa mara kwa mara ya Boltzmann, ingawa ilianzishwa kwanza na Planck), ambayo inaonekana katika thermodynamics na nadharia ya kinetic ya gesi. Kwa kuwa mara kwa mara hii kawaida huja na sababu T, ni rahisi kuanzisha mpya mara kwa mara h = bk. Kisha b = h/k na fomula (3) inaweza kuandikwa upya kama

H mpya ya mara kwa mara ni ya mara kwa mara ya Planck; thamani yake iliyohesabiwa na Planck ilikuwa 6.55×10-34 JHs, ambayo ni karibu 1% tofauti na thamani ya kisasa. Nadharia ya Planck ilifanya iwezekane kueleza thamani ya s katika fomula (2) kulingana na h, k na kasi ya mwanga c:


Usemi huu ulikubaliana na majaribio kwa kiwango cha usahihi ambacho viambajengo vilijulikana; Baadaye, vipimo sahihi zaidi vilifunua hakuna tofauti. Kwa hivyo, tatizo la kuelezea kazi ya usambazaji wa spectral imepunguzwa kwa shida "rahisi". Ilikuwa ni lazima kueleza maana ya kimwili ya h mara kwa mara, au tuseme bidhaa hn. Ugunduzi wa Planck ulikuwa kwamba maana yake ya kimwili inaweza kuelezewa tu kwa kuanzisha katika mechanics dhana mpya kabisa ya "quantum ya nishati". Mnamo Desemba 14, 1900, katika mkutano wa Jumuiya ya Kimwili ya Ujerumani, Planck alionyesha katika ripoti yake kwamba fomula (4), na kwa hivyo fomula zingine, zinaweza kuelezewa ikiwa tunadhania kwamba oscillator yenye frequency n hubadilishana nishati na uwanja wa sumakuumeme. si mara kwa mara, lakini kwa hatua, kama ilivyokuwa, kupata na kupoteza nishati yake katika sehemu tofauti, quanta, ambayo kila moja ni sawa na hn.
Angalia pia
Mionzi ya ELECTROMAGNETIC ;
JOTO;
DAIMA.
Matokeo ya ugunduzi wa Planck yanawasilishwa katika makala PHOTOELECTRIC EFFECT;
ATHARI YA COMPTON;
ATOMU ;
MUUNDO WA ATOMI;
MITAMBO YA QUANTUM . Quantum mechanics ni nadharia ya jumla ya matukio kwa kiwango cha microscopic. Ugunduzi wa Planck sasa unaonekana kama tokeo muhimu la asili maalum inayotokana na milinganyo ya nadharia hii. Hasa, ikawa kwamba ni halali kwa michakato yote ya kubadilishana nishati ambayo hutokea wakati wa mwendo wa oscillatory, kwa mfano katika acoustics na matukio ya umeme. Hii inaelezea uwezo wa juu wa kupenya wa mionzi ya X-ray, masafa ambayo ni mara 100-10,000 zaidi ya masafa ya tabia ya mwanga unaoonekana, na ambao quanta ina nishati ya juu zaidi. Ugunduzi wa Planck hutumika kama msingi wa nadharia nzima ya mawimbi ya jambo, ambayo inashughulikia sifa za mawimbi ya chembe za msingi na michanganyiko yao. Kutoka kwa nadharia ya Maxwell inajulikana kuwa mwanga wa mwanga wenye nishati E hubeba kasi p sawa na

Ambapo c ni kasi ya mwanga. Ikiwa quanta nyepesi inazingatiwa kama chembe, ambayo kila moja ina nishati hn, basi ni kawaida kudhani kuwa kila moja yao ina kasi p sawa na hn/c. Uhusiano wa kimsingi unaounganisha urefu wa wavelength l na mzunguko wa n na kasi ya mwanga c ina fomu

Kwa hivyo usemi wa kasi unaweza kuandikwa kama h/l. Mnamo 1923, mwanafunzi aliyehitimu L. de Broglie alipendekeza kuwa sio mwanga tu, bali pia aina zote za maada zina sifa ya uwili wa chembe ya wimbi, iliyoonyeshwa katika mahusiano.


kati ya sifa za wimbi na chembe. Dhana hii ilithibitishwa, na kufanya mara kwa mara ya Planck kuwa ya kawaida ya kimwili. Jukumu lake liligeuka kuwa muhimu zaidi kuliko mtu angeweza kutarajia tangu mwanzo.
FASIHI
Quantum metrology na kanuni za kimsingi. M., 1973 Schepf H.-G. Kutoka Kirchhoff hadi Planck. M., 1981

Encyclopedia ya Collier. - Jamii ya wazi. 2000 .

Tazama "CONSTANT PLANK" ni nini katika kamusi zingine:

    - (quantum of action) kanuni kuu ya nadharia ya quantum (tazama Mechanics ya Quantum), iliyopewa jina la M. Planck. Ubao mara kwa mara h ??6.626.10 34 J.s. Kiasi hutumiwa mara nyingi. = h/2???1.0546.10 34 J.s, ambayo pia inaitwa Planck’s constant... Kamusi kubwa ya Encyclopedic

    - (idadi ya hatua, iliyoonyeshwa na h), kimsingi ya kimwili. mara kwa mara ambayo hufafanua aina mbalimbali za kimwili matukio ambayo tofauti ya wingi na mwelekeo wa kitendo ni muhimu (angalia MITAMBO YA QUANTUM). Ilianzishwa kwa Kijerumani. mwanafizikia M. Planck mwaka 1900 katika... ... Ensaiklopidia ya kimwili

    - (idadi ya hatua), kanuni kuu ya nadharia ya quantum (angalia mechanics ya Quantum). Aitwaye baada ya M. Planck. Planck mara kwa mara h≈6.626 · 10 34 J·s. Thamani h = h/2π≈1.0546 · 10 34 J·s hutumiwa mara nyingi, pia huitwa Planck’s constant. ******…… Kamusi ya encyclopedic

    Planck ya mara kwa mara (quantum of action) ni mara kwa mara kuu ya nadharia ya quantum, mgawo unaounganisha kiasi cha nishati ya mionzi ya umeme na mzunguko wake. Kiasi cha hatua na quantum ya kasi ya angular pia hufanya akili. Imeanzishwa katika matumizi ya kisayansi M ... Wikipedia

    Kiasi cha kitendo (Angalia Kitendo), hali thabiti ya kimsingi (Angalia Viwango vya Kimwili), ikifafanua anuwai ya matukio ya kimwili ambayo hatua maalum ni muhimu. Matukio haya yanasomwa katika mechanics ya quantum (Angalia... Encyclopedia kubwa ya Soviet

    - (idadi ya hatua), msingi. mara kwa mara ya nadharia ya quantum (tazama mechanics ya Quantum). Aitwaye baada ya M. Planck. P.p h 6.626*10 34 J*s. Thamani H = h/2PI 1.0546*10 34 J*s hutumiwa mara nyingi, pia huitwa. P.p... Sayansi ya asili. Kamusi ya encyclopedic

    Fizikia ya Msingi. mara kwa mara, quantum ya hatua, kuwa na mwelekeo wa bidhaa ya nishati na wakati. Huamua kimwili matukio ya microworld, ambayo ni sifa ya kimwili discrete kiasi na mwelekeo wa kitendo (tazama Mitambo ya Quantum). Kwa ukubwa...... Ensaiklopidia ya kemikali

    Moja ya kimwili kabisa mara kwa mara ambayo ina mwelekeo wa hatua (nishati X wakati); katika mfumo wa CGS, p.p. ni sawa na (6.62377 + 0.00018). 10 27 erg x sec (+0.00018 kosa linalowezekana la kipimo). Ilianzishwa kwa mara ya kwanza na M. Planck (M. Planck, 1900) katika... ... Encyclopedia ya hisabati

    Quantum ya hatua, moja ya kuu mara kwa mara ya fizikia, huonyesha umaalumu wa mifumo katika ulimwengu mdogo na ina jukumu la msingi katika mechanics ya quantum. P. p. h (6.626 0755 ± 0.000 0040) * 10 34 J*s. Thamani L = d/2i = (1.054 572 66 ± ... Kamusi kubwa ya Encyclopedic Polytechnic

    Planck mara kwa mara (idadi ya hatua)- moja ya vitu vya msingi vya ulimwengu (mara kwa mara), ikicheza jukumu la kuamua katika ulimwengu mdogo, iliyoonyeshwa katika uwepo wa mali tofauti za vitu vidogo na mifumo yao, iliyoonyeshwa na nambari kamili za quantum, isipokuwa nusu-integers ... ... Mwanzo wa sayansi ya kisasa ya asili

Vitabu

  • Ulimwengu na fizikia bila "nishati ya giza" (ugunduzi, maoni, nadharia). Katika juzuu 2. Juzuu 1, O. G. Smirnov. Vitabu hivyo vimejitolea kwa matatizo ya fizikia na astronomia ambayo yamekuwepo katika sayansi kwa makumi na mamia ya miaka kutoka G. Galileo, I. Newton, A. Einstein hadi leo. Chembe ndogo zaidi za maada na sayari, nyota na...

; h= 4.135 667 662(25) × 10 -15 eV ·.

Thamani hutumiwa mara nyingi ℏ ≡ h 2 π (\mtindo wa kuonyesha \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 ,

inayoitwa kupunguzwa (wakati mwingine kusawazishwa au kupunguzwa) Planck constant au Dirac constant. Utumiaji wa nukuu hii hurahisisha fomula nyingi za mechanics ya quantum, kwani fomula hizi ni pamoja na mpangilio wa kawaida wa Planck kama inavyogawanywa na thabiti. 2 π (\mtindo wa kuonyesha (2\pi )).

Mnamo Novemba 16, 2018, katika mkutano wa Mkutano Mkuu wa 26 wa Vipimo, mabadiliko ya ufafanuzi wa vitengo vya msingi vya SI vilivyopendekezwa mnamo 2018 na Kamati ya Kimataifa ya Uzani na Vipimo yalipitishwa. Ufafanuzi mpya wa SI ulianza kutumika tarehe 20 Mei 2019. Kwa mujibu wa Azimio la XXVI CGPM, ℎ isiyobadilika ya Planck ni sawa kabisa na 6.626 070 15⋅10 −34 kg m 2 s −1

Maana ya kimwili

Katika mechanics ya quantum, kasi ina maana ya kimwili ya vekta ya wimbi [ ], nishati - masafa, na hatua - awamu za wimbi, hata hivyo, jadi (kihistoria) kiasi cha mitambo hupimwa katika vitengo vingine (kg m / s, J, J s) kuliko mawimbi yanayolingana (m -1, s - 1, vitengo vya awamu isiyo na kipimo). Mara kwa mara ya Planck ina jukumu la sababu ya ubadilishaji (daima sawa) inayounganisha mifumo hii miwili ya vitengo - quantum na jadi:

p = ℏ k (| p | = 2 π ℏ / λ) (\mtindo wa kuonyesha \mathbf (p) =\hbar \mathbf (k) \,\,\,(|\mathbf (p) |=2\pi \ hbar /\lambda))(mapigo ya moyo), E = ℏ ω (\mtindo wa kuonyesha E=\hbar \omega )(nishati), S = ℏ ϕ (\mtindo wa kuonyesha S=\hbar \phi )(hatua).

Ikiwa mfumo wa vitengo vya kimwili ungeundwa baada ya ujio wa mechanics ya quantum na ilichukuliwa ili kurahisisha kanuni za msingi za kinadharia, mara kwa mara ya Planck pengine ingefanywa kuwa sawa na moja, au, kwa hali yoyote, kwa nambari ya pande zote zaidi. Katika fizikia ya kinadharia, mfumo wa vitengo na ℏ = 1 (\mtindo wa kuonyesha \hbar =1), ndani yake

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) . (\mtindo wa kuonyesha (\hbar =1).)

Planck ya mara kwa mara pia ina jukumu rahisi la tathmini katika kuweka mipaka ya maeneo ya utumiaji wa fizikia ya kitambo na ya quantum: kwa kulinganisha na ukubwa wa hatua au kasi ya angular ya mfumo unaozingatiwa, au bidhaa ya msukumo wa tabia kwa saizi ya tabia, au nishati bainifu kwa wakati maalum, inaonyesha jinsi mechanics ya kitamaduni inavyotumika kwa mfumo huu wa kimwili. Yaani, kama S (\mtindo wa kuonyesha S)- hatua ya mfumo, na M (\mtindo wa kuonyesha M) ni kasi yake ya angular, basi saa S ℏ ≫ 1 (\mtindo wa kuonyesha (\frac (S)(\hbar ))\gg 1) au M ℏ ≫ 1 (\mtindo wa kuonyesha (\frac (M)(\hbar ))\gg 1) Tabia ya mfumo inaelezewa kwa usahihi mzuri na mechanics ya classical. Makadirio haya yanahusiana moja kwa moja na uhusiano wa kutokuwa na uhakika wa Heisenberg.

Historia ya ugunduzi

Njia ya Planck ya mionzi ya joto

Fomula ya Planck ni kielelezo cha wiani wa nguvu ya spectral ya mionzi nyeusi ya mwili, ambayo ilipatikana na Max Planck kwa usawa wa mionzi ya mionzi. u (ω , T) (\mtindo wa kuonyesha u(\omega ,T)). Mchanganyiko wa Planck ulipatikana baada ya kuwa wazi kuwa fomula ya Rayleigh-Jeans inaelezea kwa kuridhisha mionzi katika eneo la mawimbi marefu. Mnamo mwaka wa 1900, Planck alipendekeza fomula yenye fomula isiyobadilika (baadaye ikaitwa Planck's constant), ambayo ilikubaliana vyema na data ya majaribio. Wakati huo huo, Planck aliamini kwamba fomula hii ilikuwa tu hila ya hisabati yenye mafanikio, lakini haikuwa na maana ya kimwili. Hiyo ni, Planck hakufikiria kuwa mionzi ya sumakuumeme hutolewa kwa namna ya sehemu za nishati (quanta), ukubwa wa ambayo inahusiana na mzunguko wa mzunguko wa mionzi kwa usemi:

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

Kipengele cha uwiano ħ jina baadaye Planck ni mara kwa mara , ħ ≈ 1.054⋅10 −34 J s.

Athari ya picha

Athari ya picha ni utoaji wa elektroni na dutu chini ya ushawishi wa mwanga (na, kwa ujumla, mionzi yoyote ya umeme). Katika vitu vilivyofupishwa (imara na kioevu) kuna athari ya nje na ya ndani ya picha.

Athari ya picha ya umeme ilielezewa mnamo 1905 na Albert Einstein (ambayo alipokea Tuzo la Nobel mnamo 1921, shukrani kwa uteuzi wa mwanafizikia wa Uswidi Oseen) kwa msingi wa nadharia ya Planck juu ya asili ya quantum ya mwanga. Kazi ya Einstein ilikuwa na dhana mpya muhimu - ikiwa Planck alipendekeza mwanga huo hutolewa tu katika sehemu zilizohesabiwa, basi Einstein tayari aliamini kuwa mwanga na ipo tu kwa namna ya sehemu zilizohesabiwa. Kutoka kwa sheria ya uhifadhi wa nishati, wakati wa kuwakilisha mwanga katika mfumo wa chembe (photons), fomula ya Einstein ya athari ya picha ya umeme ni kama ifuatavyo:

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

Wapi A o u t (\mtindo wa kuonyesha A_(nje))- kinachojulikana kazi ya kazi (kiwango cha chini cha nishati kinachohitajika ili kuondoa elektroni kutoka kwa dutu); m v 2 2 (\mtindo wa kuonyesha (\frac (mv^(2))(2)))- nishati ya kinetic ya elektroni iliyotolewa; ω (\mtindo wa kuonyesha \omega)- mzunguko wa picha ya tukio na nishati ℏ ω , (\mtindo wa kuonyesha \hbar \omega ,) ℏ (\mtindo wa kuonyesha \hbar )- Planck ya mara kwa mara. Kutoka kwa formula hii inafuata kuwepo kwa kikomo nyekundu cha athari ya photoelectric, yaani, kuwepo kwa mzunguko wa chini kabisa chini ambayo nishati ya photon haitoshi tena "kubisha" elektroni kutoka kwa mwili. Kiini cha fomula ni kwamba nishati ya fotoni hutumiwa kwa ionizing atomi ya dutu, ambayo ni, juu ya kazi muhimu ya "kubomoa" elektroni, na iliyobaki inabadilishwa kuwa nishati ya kinetic ya elektroni.

Athari ya Compton

Mbinu za kipimo

Kutumia sheria za athari ya picha ya umeme

Njia hii ya kupima mara kwa mara ya Planck hutumia sheria ya Einstein kwa athari ya picha ya umeme:

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

Wapi K m a x (\displaystyle K_(max))- nishati ya juu ya kinetic ya photoelectrons iliyotolewa kutoka kwa cathode;

ν (\mtindo wa kuonyesha \nu )- frequency ya mwanga wa tukio, A (\mtindo wa kuonyesha A)- kinachojulikana kazi ya elektroni.

Kipimo kinafanywa kama hii. Kwanza, cathode ya photocell ni irradiated na mwanga monochromatic na frequency ν 1 (\mtindo wa kuonyesha \nu _(1)), wakati voltage ya kuzuia inatumiwa kwenye photocell ili sasa kupitia photocell ikome. Katika kesi hii, uhusiano ufuatao unafanyika, ambao unafuata moja kwa moja kutoka kwa sheria ya Einstein:

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

Wapi e (\mtindo wa maonyesho e) -

Mara kwa mara ya Planck inafafanua mpaka kati ya ulimwengu mkubwa, ambapo sheria za mechanics za Newton zinatumika, na ulimwengu mdogo, ambapo sheria za quantum mechanics zinatumika.

Max Planck, mmoja wa waanzilishi wa mechanics ya quantum, alikuja kwa mawazo ya quantization ya nishati wakati akijaribu kuelezea kinadharia mchakato wa mwingiliano kati ya mawimbi ya umeme yaliyogunduliwa hivi karibuni. sentimita. equations Maxwell) na atomi na hivyo kutatua tatizo la mionzi ya mwili mweusi. Aligundua kuwa ili kuelezea wigo wa utoaji wa atomi unaozingatiwa, ni muhimu kuchukua kwa urahisi kwamba atomi hutoa na kunyonya nishati katika sehemu (ambayo mwanasayansi aliita. kiasi) na tu kwa masafa fulani ya mawimbi. Nishati inayohamishwa na quantum moja ni sawa na:

Wapi v ni mzunguko wa mionzi, na h — kiasi cha msingi cha hatua, inayowakilisha mara kwa mara mpya ya ulimwengu wote, ambayo hivi karibuni ilipokea jina Planck ni mara kwa mara. Planck alikuwa wa kwanza kukokotoa thamani yake kulingana na data ya majaribio h = 6.548 × 10 -34 J s (katika mfumo wa SI); kulingana na data ya kisasa h = 6.626 × 10 -34 J s. Ipasavyo, atomi yoyote inaweza kutoa wigo mpana wa masafa yaliyounganishwa, ambayo inategemea njia za elektroni kwenye atomi. Hivi karibuni Niels Bohr angeunda kielelezo thabiti, ingawa kilichorahisishwa, cha atomi ya Bohr, inayolingana na usambazaji wa Planck.

Baada ya kuchapisha matokeo yake mwishoni mwa 1900, Planck mwenyewe - na hii ni wazi kutoka kwa machapisho yake - mwanzoni hakuamini kuwa quanta ni ukweli wa mwili, na sio mfano rahisi wa hesabu. Walakini, miaka mitano baadaye Albert Einstein alichapisha karatasi inayoelezea athari ya picha ya umeme kulingana na quantization ya nishati mionzi, katika duru za kisayansi Fomula ya Planck haikuonekana tena kama mchezo wa kinadharia, lakini kama maelezo ya jambo halisi la kimwili katika kiwango cha subatomic, kuthibitisha asili ya quantum ya nishati.

Mara kwa mara ya Planck inaonekana katika milinganyo na fomula zote za mechanics ya quantum. Hasa, huamua kiwango ambacho kanuni ya kutokuwa na uhakika ya Heisenberg huanza kutumika. Kwa kusema, mara kwa mara ya Planck inatuonyesha kikomo cha chini cha idadi ya anga ambayo athari za quantum haziwezi kupuuzwa. Kwa chembe za mchanga, sema, kutokuwa na uhakika katika bidhaa ya ukubwa wao wa mstari na kasi ni ndogo sana kwamba inaweza kupuuzwa. Kwa maneno mengine, mara kwa mara Planck huchota mpaka kati ya macrocosm, ambapo sheria za Newton za mechanics zinatumika, na microcosm, ambapo sheria za mechanics ya quantum zinaanza kutumika. Baada ya kupatikana tu kwa maelezo ya kinadharia ya jambo moja la kimwili, mara kwa mara ya Planck ikawa mojawapo ya vipengele vya msingi vya fizikia ya kinadharia, iliyoamuliwa na asili yenyewe ya ulimwengu.

Angalia pia:

Max Karl Ernst Ludwig Plank, 1858-1947

Mwanafizikia wa Ujerumani. Mzaliwa wa Kiel katika familia ya profesa wa sheria. Kwa kuwa mpiga kinanda mzuri, Planck katika ujana wake alilazimika kufanya uchaguzi mgumu kati ya sayansi na muziki (wanasema kwamba kabla ya Vita vya Kwanza vya Kidunia, katika wakati wake wa kupumzika, mpiga piano Max Planck mara nyingi aliunda duet ya kitaalamu sana na mwanamuziki Albert Einstein. - Kumbuka mfasiri Planck alitetea tasnifu yake ya udaktari juu ya sheria ya pili ya thermodynamics mnamo 1889 katika Chuo Kikuu cha Munich - na katika mwaka huo huo alikua mwalimu, na kutoka 1892 - profesa katika Chuo Kikuu cha Berlin, ambapo alifanya kazi hadi kustaafu kwake mnamo 1928. . Planck inachukuliwa kuwa mmoja wa mababa wa mechanics ya quantum. Leo, mtandao mzima wa taasisi za utafiti za Ujerumani una jina lake.

Lengo la kazi: uamuzi wa majaribio wa matumizi ya mara kwa mara ya Planck ya utoaji wa hewa chafu na mwonekano wa kunyonya.

Vifaa na vifaa: spectroscope, taa ya incandescent, taa ya zebaki, cuvette yenye kilele cha chromium.

  1. Utangulizi wa kinadharia

Atomu ni chembe ndogo zaidi ya kipengele cha kemikali ambacho huamua sifa zake za msingi. Mfano wa sayari ya atomi ulithibitishwa na majaribio ya E. Rutherford. Katikati ya atomi kuna kiini chenye chaji chanya Z∙e (Z- idadi ya protoni kwenye kiini, i.e. nambari ya serial ya kipengele cha kemikali katika mfumo wa mara kwa mara wa Mendeleev; e- malipo ya protoni ni sawa na malipo ya elektroni). Elektroni huzunguka kiini katika uwanja wa umeme wa kiini.

Uthabiti wa mfumo kama huo wa atomiki unathibitishwa na maoni ya Bohr.

Nakala ya kwanza ya Bohr(stationary state postulate): katika hali dhabiti ya atomi, elektroni husogea katika mizunguko fulani isiyosimama bila kutoa nishati ya sumakuumeme; Mizunguko ya elektroni iliyosimama imedhamiriwa na sheria ya quantization:

. (2)

Elektroni inayosonga katika obiti kuzunguka kiini hutekelezwa na nguvu ya Coulomb:

. (3)

Kwa atomi ya hidrojeni Z=1. Kisha

. (4)

Kwa kutatua milinganyo (2) na (4) pamoja, tunaweza kuamua:

a) radius ya obiti

; (5)

b) kasi ya elektroni

; (6)

c) nishati ya elektroni

. (7)

Kiwango cha nishati- nishati inayomilikiwa na elektroni ya atomi katika hali fulani ya kusimama.

Atomi ya hidrojeni ina elektroni moja. Hali ya atomi na n=1 inaitwa hali ya ardhi. Nishati ya hali ya chini

Katika hali yake ya chini, atomi inaweza tu kunyonya nishati.

Wakati wa mabadiliko ya quantum, atomi (molekuli) huruka kutoka hali moja hadi nyingine, yaani, kutoka ngazi moja ya nishati hadi nyingine. Mabadiliko katika hali ya atomi (molekuli) inahusishwa na mabadiliko ya nishati ya elektroni kutoka kwa obiti moja ya stationary hadi nyingine. Katika kesi hii, mawimbi ya sumakuumeme ya masafa mbalimbali hutolewa au kufyonzwa.

Nakala ya pili ya Bohr(kanuni ya masafa): elektroni inaposogea kutoka obiti moja iliyosimama hadi nyingine, fotoni moja yenye nishati hutolewa au kufyonzwa.

, (8)

sawa na tofauti ya nishati ya majimbo yanayolingana ya stationary ( Na - kwa mtiririko huo, nishati ya majimbo ya stationary ya atomi kabla na baada ya mionzi au ngozi).

Nishati hutolewa au kufyonzwa katika sehemu tofauti - quanta (photons), na nishati ya kila quantum (photon) inahusishwa na mzunguko. ν uwiano wa mawimbi

, (9)

Wapi h- Planck mara kwa mara. Planck ni mara kwa mara- mojawapo ya vipengele muhimu zaidi vya fizikia ya atomiki, kwa nambari sawa na nishati ya quantum moja ya mionzi kwenye mzunguko wa mionzi ya 1 Hz.

Kwa kuzingatia hili, equation (8) inaweza kuandikwa kama

. (10)

Jumla ya mawimbi ya sumakuumeme ya masafa yote ambayo chembe (molekuli) hutoa na kunyonya ni utoaji au wigo wa kunyonya wa dutu fulani. Kwa kuwa atomi ya kila dutu ina muundo wake wa ndani, kwa hivyo kila atomi ina wigo wa kipekee. Huu ndio msingi wa uchambuzi wa spectral, uliogunduliwa mwaka wa 1859 na Kirchhoff na Bunsen.

Tabia za spectra ya chafu

Muundo wa spectral wa mionzi kutoka kwa dutu ni tofauti sana. Lakini licha ya hili, spectra zote zinaweza kugawanywa katika aina tatu.

Mtazamo unaoendelea. Wigo unaoendelea unawakilisha urefu wa mawimbi yote. Hakuna mapumziko katika wigo kama huo; ina sehemu za rangi tofauti ambazo hubadilika kuwa moja.

Mtazamo unaoendelea (au unaoendelea) hutolewa na miili katika hali imara au kioevu (taa ya incandescent, chuma kilichoyeyuka, nk), pamoja na gesi zilizokandamizwa sana. Ili kupata wigo unaoendelea, mwili lazima uwe joto kwa joto la juu.

Wigo unaoendelea pia hutolewa na plasma ya juu ya joto. Mawimbi ya sumakuumeme hutolewa na plasma hasa wakati elektroni zinapogongana na ayoni.

Wimbo wa mstari. Muonekano wa utoaji wa laini hujumuisha mistari ya taswira ya mtu binafsi iliyotenganishwa na nafasi za giza.

Wimbo wa mstari hutoa vitu vyote katika hali ya atomiki ya gesi. Katika kesi hii, mwanga hutolewa na atomi ambazo kwa kweli haziingiliani na kila mmoja. Uwepo wa wigo wa mstari unamaanisha kuwa dutu hutoa mwanga tu kwa urefu fulani wa wavelengths (kwa usahihi zaidi, katika vipindi fulani vya spectral nyembamba sana).

Mwonekano wenye mistari. Muonekano wa utoaji uchafuzi wenye bendi hujumuisha vikundi tofauti vya mistari iliyotenganishwa kwa karibu sana hivi kwamba inaunganishwa katika bendi. Kwa hivyo, wigo wa kupigwa hujumuisha bendi za kibinafsi zilizotenganishwa na nafasi za giza.

Tofauti na spectra ya mstari, spectra yenye milia huundwa sio na atomi, lakini na molekuli ambazo hazijafungwa au zimefungwa dhaifu kwa kila mmoja.

Kuchunguza spectra ya atomiki na molekuli, mwanga wa mvuke wa dutu katika moto au mwanga wa kutokwa kwa gesi katika tube iliyojaa gesi chini ya utafiti hutumiwa.

Tabia za spectra ya kunyonya.

Wigo wa kunyonya unaweza kuzingatiwa ikiwa, katika njia ya mionzi inayotoka kwa chanzo kinachotoa wigo unaoendelea wa utoaji, dutu hii inawekwa ambayo inachukua miale fulani ya urefu tofauti wa mawimbi.

Katika kesi hii, mistari ya giza au kupigwa itaonekana katika uwanja wa mtazamo wa spectroscope katika maeneo hayo ya wigo unaoendelea unaofanana na kunyonya. Hali ya kunyonya imedhamiriwa na asili na muundo wa dutu ya kunyonya. Gesi hufyonza mwanga kwa usahihi wa urefu wa mawimbi inayotoa inapokanzwa sana. Mchoro wa 1 unaonyesha utoaji na mwonekano wa kunyonya wa hidrojeni.

Mtazamo wa kunyonya, kama taswira ya utoaji wa hewa chafu, umegawanywa katika mfululizo, mstari na mistari.

Mtazamo unaoendelea unyonyaji huzingatiwa wakati wa kufyonzwa na dutu katika hali ya kufupishwa.

Wimbo wa mstari ngozi huzingatiwa wakati dutu ya kunyonya katika hali ya gesi (gesi ya atomiki) imewekwa kati ya chanzo cha wigo unaoendelea wa mionzi na spectroscope.

Milia- inapofyonzwa na vitu vinavyojumuisha molekuli (suluhisho).