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实验室发生里的紫外灾难

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实验室发生里的紫外灾难

发布日期:2016-06-27 00:00 来源: 点击:

如果要用灾难来形容某样事物的话,那真是令人觉得生畏。一般的灾难不论是天灾还是人为,都会给人们的生活带来无尽的伤害和翻天覆地的变化。 

而两个“灾难”引发了一场物理学史上一次翻天覆地变化。一个是迈克尔逊?莫雷实验,另一个是热辐射的“紫外灾难”。因为迈克尔逊?莫雷实验否定了“以太”的存在;“紫外灾难”冲击了电磁理论和统计理论;1900年英开尔文在一次演讲中做了一个非常生动形象的比喻。他把物理学比喻成了晴朗的天空,而把迈克尔逊?莫雷实验和热辐射的“紫外线灾难”比喻成了这个天空的远处令人不安的乌云。

大家都知道,用真空光速传播的电磁波的频率是不一样的,相对应不同的频率有它自身的行为表现。物体表面发射的电磁辐射能力与之吸收能力是形成正比的关系。

也许大家都有过类似的经验,穿白色衣服的时候不会很热,而穿黑色衣服的时候却很热,这是因为黑色物体对任何光都吸收,而白色则会反射出去。所以黑色物体也会吸收热辐射。

1893 年,德国物理学家维恩发现辐射能量最大的频率正比于“黑体的热力学温度,并给出辐射能量对频率的分布,结果在大部分频率范内都一与实验符合得很好,只在频率取值小的区域与实验符合得不好。1899 年,英国物理学家瑞利和天体物理学家金斯在电动力学和统计物理学的基础上从理论上又导出于辐射能量对频率的分布,结果在频率小时与实验符合得很好,但在频率大时与实验严重不符合,当频率趋于无穷大时,辐射的能狱是发散的。

瑞利和金斯导出辐射能针对频率的分布是基于电动力学和统计物理学的基本原理,并没有引入特定的具体模型假定,所得结果与实验不符表明经典物理学理论碰到了严重的困难,而由于相对于可见光来说,频率很大的辐射处在紫外线波段,所以这个困难通常被人们统称为“紫外灾难”。


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