量子

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索

量子一詞來自拉丁语quantus,意為“有多少”,代表“相當數量的某物质”。在物理學中常用到量子的概念,指一個不可分割的基本個體。例如,“光的量子”是光的單位。而延伸出的量子力學量子光學等更成為不同的專業研究領域。

其基本概念为所有的有形性質是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的數值是特定的,而不是任意值。例如,在(休息狀態的)原子中,電子的能量是可量子化的。這決定原子的穩定和一般問題。

在20世紀的前半期,出現了新的概念。許多物理學家將量子力學視為瞭解和描述自然的的基本理論。

历史[编辑]

量子物理是研究量子化的物理分支,在1900年根据热辐射理論延伸建立量子理论。由於馬克斯·普朗克(M. Planck)试图解决黑體輻射问题,所以他大胆提出量子假设,并得出了普朗克辐射定律,沿用至今。

當時德國物理界聚焦于黑體辐射问题的研究。馬克斯·普朗克在1900年12月14日的德國物理學學會會議中第一次發表能量量子化數值、Avogadro-Loschmidt數的數值、一個分子摩尔(mole)的數值及基本電荷。其數值比以前的更準確,提出的理论也成功解决了黑體輻射的问题,标志着量子力學的誕生。

量子假设的提出有力地衝擊了经典物理學,促进物理学进入微观层面,奠基现代物理学。但直到現在,物理学家关于量子力学的一些假设仍然不能被充分地证明,仍有很多需要研究的地方。

相关方程[编辑]

黑體幅射量子方程[编辑]

黑體幅射量子方程是量子力學的第一部分。在1900年10月7日面世。

當物體被加熱,它以電磁波的形式散發紅外線輻射。物體變得熾熱时,紅色波長部分開始變得可見。大多數熱輻射是紅外線,除非物體變得像太陽的表面一樣熱,但當時的實驗室內不能夠達成这种条件而且只可以量度部分黑體光譜。

能量E、輻射頻率f及溫度T可以被寫成:

E = \frac{h f}{e^{\frac{h f}{k T}} - 1}

h普朗克常數k玻爾茲曼常數。兩者都是物理學中的基礎。基礎能量的量子是hf。可是這個單位正常之下不存在並不需要量子化。

參考書籍[编辑]

  • M. Planck,A Survey of Physical Theory,transl. by R. Jones and D.H. Williams,Methuen & Co.,Ltd.,London 1925(Dover editions 1960 and 1993)including the Nobel lecture.
  • J. Mehra and H. Rechenberg,The Historical Development of Quantum Theory,Vol.1,Part 1,Springer-Verlag New York Inc.,New York 1982.
  • Lucretius,"On the Nature of the Universe",transl. from the Latin by R.E. Latham,Penguin Books Ltd.,Harmondsworth 1951. There are,of course,many translations,and the translation's title varies. Some put emphasis on how things work,others on what things are found in nature.

參看[编辑]