紫外災變
 | 此條目需要補充更多來源。 (2013年5月30日) |
紫外災變（英語：ultraviolet catastrophe），也被稱為瑞立-金斯災變，指的是19世紀末/20世紀初，科學家面對黑體輻射問題，透過以古典物理學為背景之瑞立-金斯定律，來計算黑體輻射強度與能量間之關係，卻發現以古典物理學理論所計算之黑體輻射強度會隨輻射頻率上昇，而趨向於放出無窮大之能量，其結果與實驗數據無法吻合的歷史事件。
紫外災變這一名詞在1911年首次被保羅·埃倫費斯特使用，但其概念是源自於1900年所推導的瑞立-金斯定律。
背景[編輯]
19世紀，由於冶金以及照明設備製造等的需要，人們急需找到黑體輻射強度和輻射頻率的關係。1889年盧默與海因里希·魯本斯通過研究空腔輻射得出了黑體輻射光譜的實驗數據。但是，單使用實驗數據找對應點的方法十分不便，於是，人們開始了尋找一般的公式。
1900年，瑞立根據古典統計力學推出了一個公式，1905年，金斯修正了瑞立輻射公式中的一個數值錯誤，以後，此公式被稱為瑞立-金斯定律。
瑞立－金斯公式：
其中，為輻射的能量密度，k是波茲曼常數，c為真空中的光速，T是熱力學溫度。可以看出，在ν趨向於無窮大時趨向於無窮大，這與實驗數據相違背。1911年，奧地利物理學家埃倫費斯特用「紫外災變」來形容古典理論的困境。
克耳文在一次演講中說道：「動力學理論斷言，熱和光都是運動的方式。但現在這一理論的優美性和明晰性卻被兩朵烏雲遮蔽，顯得黯然失色了……(The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds)」其中的一朵「烏雲」指的是能量均分定理，而瑞立－金斯公式的導引涉及到能量均分定理。[1]:9[2]
解決[編輯]
1900年，德國物理學者馬克斯·普朗克提出新公式以改進維因定律（描述黑體輻射的另一公式），實際上解決了這一問題。
另見[編輯]
參考文獻[編輯]
引用[編輯]
- ^ Kragh, Helge. Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century Reprint. Princeton University Press. 2002. ISBN 978-0691095523.
- ^ Electromagnetic Waves in a Cubical Cavity. Hyperphysics. Georgia State university. [2021-04-11]. （原始內容存檔於2021-04-21）.
來源[編輯]
- 書籍