【科学小木屋】看完真是涨知识了!,揭秘量子力学理论
?量子力学理论并不是来自于一个疯狂的想法 , 而是来源于电灯泡 。
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19世纪90年代 , 德国标准局问马克思?普朗克 , 怎么做才能更高效的令灯泡在消耗最少的电能情况下发出最亮的光 , 普朗克首先需要知道一根热灯丝能发出多少光 , 他知道光是由电磁波组成的 , 而且不同频率的电磁波产生不同颜色的光 , 问题是如何发出更多的可见光 , 而不是紫外线和红外线 。
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他尝试去测量一个发热的物体发出各频段光的多少 , 但是他的实验结果和基于电磁学的预测不符 , 在之后他的"绝望之举"中他抛弃了现有的理论 , 并回归于测得的实验数据 。 这些数据使他发现了物理学的新大陆 , 也就是不同波长的光会携带不同单位的能量 , 高频光携带较高单位的能量 , 而低频光携带较少单位的能量 , 光是一份一份的 。
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然而"量子"的想法在当时看来很疯狂 , 但爱因斯坦很快发现这与类似问题的关联 , 即:共享 。 如果你想逗乐熊孩子就给他一块饼干 , 但是如果有两个熊孩子而你却只有一块饼干你就只能把饼干掰一半分给他们 , 但是如果有四个、八个、十六个或成千上万个熊孩子你就没办法让他们都满足于你手里的一块饼干 。
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事实上 , 如果一间房子里装了无数个熊孩子 , 但却没有无数个饼干 , 你把饼干都均匀掰碎 , 使得每个小孩都能吃到一点饼干末 , 没有人会开心 , 他们还是会吃完你所有的饼干 。 但是光和熊孩子不同 , 一间房子里不可能有无数个熊孩子 , 但光有各种波长 , 可以有任意小波长的光 , 所以一间房里可以有无数束光 , 这些光波会吃掉所有的饼干 。 而我是说能量 , 事实上这些极小的光波能无限吸收能量 , 它们能吸收屋子里的所有热能并能瞬间冻结杯里的茶或太阳甚至一个超新星 。
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幸好我们的宇宙不是这么玩的 , 就像普朗克猜测的那样 , 那种波长极小的高频光只能携带一定的能量 , 他们就像挑剔的小孩 , 只要37块饼干或162,000块饼干 , 不能多也不能少 , 因为他们太挑剔 。 高频波会失去很多能量 , 这些失去的能量大部分会转移到低频光那里 , 它们所携带的平均能量就是我们所说的"温度" , 所以高温的意思就是说平均能量高 。
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【【科学小木屋】看完真是涨知识了!,揭秘量子力学理论】根据普朗克的规则 , 高温就有更高频的光放出 , 这就是为什么一个物体越来越热时按照红外-红-黄-白-蓝-紫-紫外的顺序发光 。 此外普朗克的量子力学理论告诉我们电灯泡的灯丝应被加热至大约3200K以保证大部分能量都以可见光的形式发出 , 再加热我们就沐浴在紫外线下了 。 事实上量子力学在电灯泡和日光床之前就已经建立了 , 人类百万年前就发明了火而火焰正是量子力学发出的光 。 (版权申明:图片均来自于网络 , 如有侵权 , 请联系删除)
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