Quantum 이론의 흑체 방사선 곡선에 대한 설명
고전 물리학은 관찰 된 흑체 방사선 곡선을 설명하지 못하여 "자외선 재앙"으로 이어졌습니다. 양자 이론 이이 문제를 해결하는 방법은 다음과 같습니다.
고전 물리학의 실패 :
* 장비 정리 : 고전 물리학은 에너지가 흑체의 진동 모드 사이에 지속적으로 분포 될 수 있다고 가정했다. 이로 인해 방출 된 방사선의 강도가 빈도에 따라 무기한으로 증가해야하며 이는 실험 관찰과 모순되었다는 예측이 이루어졌다.
양자 이론의 해결책 :
* 에너지의 양자화 : Max Planck는 에너지가 연속적이지 않지만 Quanta라는 불연속 패킷으로 제공한다고 제안했습니다. 양자의 에너지는 방사선의 주파수에 비례합니다. e =hf, 여기서 h는 플랑크의 상수입니다.
* 플랑크의 법칙 : Planck는 양자화 원리를 흑체 내 발진기에 적용함으로써 관찰 된 방사선 곡선을 올바르게 예측하는 새로운 공식을 도출했습니다. Planck의 법으로 알려진이 공식은 다음과 같습니다.
```
b (ν, t) =(2hν³/c²) * (1/(e^(hν/kt) -1))
```
어디:
* b (ν, t)는 주파수 ν 및 온도 t에서의 스펙트럼 방사성입니다.
* H는 플랑크의 상수입니다
* C는 빛의 속도입니다
* K는 Boltzmann의 상수입니다
키 포인트 :
* 낮은 주파수 : 낮은 주파수에서 에너지 Quanta는 작고 많은 발진기가 흥분 될 수 있습니다. 이것은 더 긴 파장에서 높은 강도로 이어집니다.
* 더 높은 주파수 : 더 높은 주파수에서는 에너지 Quanta가 큽니다. 더 적은 발진기는 흥분하기에 충분한 에너지를 가지므로 짧은 파장에서 강도가 감소합니다.
* Wien의 변위법 : Planck의 법칙은 또한 Wien의 변위 법칙을 설명합니다.이 법칙은 흑체 방사선의 피크 파장이 온도가 증가함에 따라 짧은 파장으로 이동한다고 말합니다.
결과 :
* 흑체 방사선을 설명하는 Planck의 이론의 성공은 물리학의 주요 전환점이었으며 양자 역학의 발달로 이어졌습니다.
* 또한 빛이 파도와 입자로 행동 할 수 있다는 이해로 이어졌으며 양자 전기 역학의 발달을위한 길을 열었습니다.
요약하면, Quantum 이론은 에너지가 연속적이지는 않지만 개별 패킷으로 제공되는 양자 에너지의 개념을 도입하여 흑체 방사선 곡선을 성공적으로 설명했습니다. 이로 인해 Planck의 법칙은 관찰 된 방사선 곡선을 정확하게 예측하고 새로운 물리 시대를 열었습니다. .
