Начертательная геометрия Теоретическая механика Физика Курс лекций по истории искусства

Основы квантовой механики Физика учебник


Равновесие электромагнитного излучения и вещества

  Рассмотрим замкнутый сосуд, нагретый до температуры . Внутри него находится равновесное электромагнитное излучение: излучаемая и поглощаемая атомами вещества стенок сосуда в единицу времени энергии равны. Спектральная плотность энергии равновесного излучения – универсальная функция частоты и температуры (не зависит от размеров и формы сосуда и вещества стенок). Из классической теории следует закон Рэлея

(J. Rayleigh):

,

т.е. полная плотность (энергия в единице объема)

,

что означает невозможность равновесия в противоречии с экспериментом.

  В 1900 г. Планк (M. Planck), анализируя механизм установления равновесия между веществом и излучением, выдвинул фундаментальную гипотезу квантования: вещество испускает энергию излучения конечными порциями (квантами), пропорциональными частоте излучения. Коэффициент пропорциональности – универсальная постоянная , имеющая размерность механического действия. В простейшей модели вещества в виде атомных осцилляторов это означает, что энергия  осциллятора частоты  квантуется по закону

  .

Здесь введена постоянная Планка (сам Планк использовал вместо циклической частоты  линейную частоту , так что ).

9-тый семестр

Электрический заряд

Уравнения поля

Полевые уравнения

Поток вектора

Циркуляция потока

Статическое электромагнитное поле (электростатика)

Общие свойства электростатического поля

Потенциал

Градиент

Работа по перемещению заряда по замкнутому контуру равна нулю

Физический смысл скалярного поля

Описание электростатического поля

Поля, создаваемые распределениями зарядов с хорошей симметрией

Цилиндрическая симметрия

Поле, создаваемое равномерно заряженной плоскостью

Поле, создаваемое произвольным распределением заряда

Поле точечного заряда

Поле системы точечных зарядов. Принцип суперпозиции

Потенциал системы точечных зарядов

Поле на большом расстоянии от ограниченного распределения заряда

Поле диполя

Сила, действующая на ограниченное распределение заряда во внешнем поле

Потенциальная энергия ограниченного распределения заряда во внешнем поле

Сила, действующая на диполь во внешнем поле

 

  Используя гипотезу квантования (противоречащую классической физике !), Планку удалось получить следующую формулу для спектральной плотности энергии равновесного излучения:

,

где скорость света  и постоянная Больцмана (L. Boltzmann) известны из классической физики. Формула Планка прекрасно согласуется с экспериментом, позволяющим определить постоянную Планка (приводим современное значение):

.

На главную