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普朗克定律的推导?普朗克黑体辐射公式?( 三 )



Q5：普朗克黑体辐射公式 公式：
电磁波波长和频率的关系为
相关公式：
1，普朗克定律有时写做能量密度频谱的形式：
方米·赫兹） 。对全频域积分可得到与频率无关的能量密度 。一个黑体的辐射场可以被看作是光子气体，此时的能量密度可由气体的热力学参数决定 。
2，能量密度频谱也可写成波长的函数
很多有关量子理论的大众科普读物，甚至某些物理学课本，在讨论普朗克黑体辐射定律的历史时都犯了严重的错误 。尽管这些错误概念在四十多年前就已经被物理学史的研究者们指出，事实证明它们依然难以被消除 。
部分原因可能在于，普朗克最初量子化能量的动机并不是能用三言两语就能够道清的，这里面的原因在现代人看来相当复杂，因而不易被外人所理解 。丹麦物理学家Helge Kragh曾发表过一篇文章清晰地阐述了这种错误是如何发生的 。
“紫外灾变”：在经典统计理论中，能量均分定理预言黑体辐射的强度在紫外区域会发散至无穷大，这和事实严重违背 。
首先是尽管普朗克给出了量子化的电磁波能量表达式，普朗克并没有将电磁波量子化，这在他1901年的论文以及这篇论文对他早先文献的引用中就可以看到 。
他还在他的著作《热辐射理论》（Theory of Heat Radiation）中平淡无奇地解释说量子化公式中的普朗克常数（现代量子力学中的基本常数）只是一个适用于赫兹振荡器的普通常数 。
真正从理论上提出光量子的第一人是于1905年成功解释光电效应的爱因斯坦，他假设电磁波本身就带有量子化的能量，携带这些量子化的能量的最小单位叫光量子 。1924年萨特延德拉·纳特·玻色发展了光子的统计力学，从而在理论上推导了普朗克定律的表达式 。
【普朗克定律的推导?普朗克黑体辐射公式?】另一错误概念是，普朗克发展这一定律的动机并不是试图解决“紫外灾变” 。“紫外灾变”这一名称是保罗·埃伦费斯特于1911年提出的，从时间上看这比普朗克定律的提出要晚十年之久 。
紫外灾变是指将经典统计力学的能量均分定理应用于一个空腔中的黑体辐射（又叫做空室辐射或具空腔辐射）时，系统的总能量在紫外区域将变得发散并趋于无穷大，这显然与实际不符 。
普朗克本人从未认为能量均分定理永远成立，从而他根本没有觉察到在黑体辐射中有任何“灾变”存在——不过仅仅过了五年之后，这一问题随着爱因斯坦、瑞利勋爵和金斯爵士的发现而就变得尖锐起来 。
Q6：什么是普朗克辐射定律？为了在黑体辐射的维恩公式和瑞利公式之间寻求协调统一，普朗克决定从理论上推导出一个普遍化公式的定律 。受两个公式的启发，他采用内插的方法，很快就把代表短波方向的维恩公式和代表长波方向的瑞利公式综合到了一起，这也就是普朗克辐射定律 。
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