Постоянная Планка

Постоянная Планка определяет границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона, и микромиром, где действуют законы квантовой механики.

Макс Планк — один из основоположников квантовой механики — пришел к идеям квантования энергии, пытаясь теоретически объяснить процесс взаимодействия между недавно открытыми электромагнитными волнами (см. Уравнения Максвелла) и атомами и, тем самым, разрешить проблему излучения черного тела. Он понял, что для объяснения наблюдаемого спектра излучения атомов нужно принять за данность, что атомы излучают и поглощают энергию порциями (которые ученый назвал квантами) и лишь на отдельных волновых частотах. Энергия, переносимая одним квантом, равна:

    E = hv

где v — частота излучения, а h — элементарный квант действия, представляющий собой новую универсальную константу, получившую вскоре название постоянная Планка. Планк же первым и рассчитал ее значение на основе экспериментальных данных h = 6,548 × 10–34 Дж·с (в системе СИ); по современным данным h = 6,626 × 10–34 Дж·с. Соответственно, любой атом может излучать широкий спектр связанных между собой дискретных частот, который зависит от орбит электронов в составе атома. Вскоре Нильс Бор создаст стройную, хотя и упрощенную модель атома Бора, согласующуюся с распределением Планка.

Опубликовав свои результаты в конце 1900 года, сам Планк — и это видно из его публикаций — сначала не верил в то, что кванты — физическая реальность, а не удобная математическая модель. Однако, когда пять лет спустя Альберт Эйнштейн опубликовал статью, объясняющую фотоэлектрический эффект на основе квантования энергии излучения, в научных кругах формулу Планка стали воспринимать уже не как теоретическую игру, а как описание реального физического явления на субатомном уровне, доказывающее квантовую природу энергии.

Постоянная Планка фигурирует во всех уравнениях и формулах квантовой механики. Она, в частности, определяет масштабы, начиная с которых вступает в силу принцип неопределенности Гейзенберга. Грубо говоря, постоянная Планка указывает нам нижний предел пространственных величин, после которого нельзя не принимать во внимание квантовые эффекты. Для песчинок, скажем, неопределенность произведения их линейного размера на скорость настолько незначительна, что ею можно пренебречь. Иными словами, постоянная Планка проводит границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона, и микромиром, где вступают в силу законы квантовой механики. Будучи получена всего лишь для теоретического описания единичного физического явления, постоянная Планка вскоре стала одной из фундаментальных констант теоретической физики, определяемых самой природой мироздания.

См. также:
Спектроскопия
Фотоэлектрический эффект
Макс Карл Эрнст Людвиг ПЛАНК
Макс Карл Эрнст Людвиг ПЛАНК
Max Karl Ernst Ludwig Plank, 1858–1947

Немецкий физик. Родился в г. Киль в семье профессора юриспруденции. Будучи пианистом-виртуозом, Планк в юности был вынужден сделать нелегкий выбор между наукой и музыкой (рассказывают, что перед первой мировой войной на досуге пианист Макс Планк часто составлял весьма профессиональный классический дуэт со скрипачом Альбертом Эйнштейном. — Прим. переводчика) Докторскую диссертацию по второму началу термодинамики Планк защитил в 1889 году в Мюнхенском университете — и в том же году стал преподавателем, а с 1892 года — профессором Берлинского университета, где и проработал до своего выхода на пенсию в 1928 году. Планк по праву считается одним из отцов квантовой механики. Сегодня его имя носит целая сеть немецких научно-исследовательских институтов.


10
Показать комментарии (10)
Свернуть комментарии (10)

  • socratus-0  | 25.01.2006 | 20:58 Ответить
    К концу ХIХ cтолетия многие ученые считали, что физика
    по сути дела закончена.
    Надо было решить только две проблемы:
    1) объяснить излучение абсолютно черного тела
    (это привело к разработке Квантовой теории),
    2) и объяснить постоянство скорости света в опытах Майкельсона
    (это привело к созданию СТО).
    Больше чем сто лет считали, что СТО и Квантовая теория
    это две различные теории .
    Но с высоты XXI cтолетия мы можем понять,
    что нет двух проблем, нет двух различных теорий .
    Есть изначальное единство СТО и Квантовой теории.
    * * *
    Квант света (Майкельсона) летит прямолинейно с постоянной
    скоростью с=1.
    Если он попадет в область абсолютно черного тела и не отразится ,
    то наступит смерть (тепловая и энергетическая).
    Чтобы этого не произошло, М.Планк предположил, что этот прямолинейно летящий квант света (Майкельсона) должен излучится
    из абсолютно черного тела и лететь прямолинейно.
    В этом полете его спин (импульс) постоянный (h=1).
    Чтобы лететь с постоянной скоростью, кванту света необходимо иметь постоянный импульс.
    Теперь ясно, почему физики постоянной скорости с=1 дали постоянный спин (импульс) h=1. Но такая взаимосвязь между скоростью и спином справедлива
    только для прямолинейно движущегося кванта света.
    СТО и Квантовая теория представляют собой одну теорию, так как они изучают поведение одной частицы - кванта света.
    * * *
    Если у вас есть время и желание, то подробности на сайте:
    http://www.socratus.com
    Всего хорошего.
    Исраэль Садовник.
    Ответить
  • ccm1  | 23.03.2009 | 19:56 Ответить
    Физический смысл постоянной Планка, что время имеет дискретную природу, а не непрерывную, т.е. минимальный отрезок времени не может быть менньше h. Этим можно объяснить и конечность скорости распространения света, принцип неопределенности, и темную материю которая не квантуется с постоянной Планка.
    Ответить
    • sasakosh > ccm1 | 22.11.2009 | 20:21 Ответить
      Вот только размерность h не очень совпадает с размерностью времени. Неплохо бы как-то отнормировать. Или у вас свойства пространства зависят от того, какую систему единиц вы в данный момент используете?
      Ответить
  • Владимир53  | 16.04.2011 | 11:03 Ответить
    Из формулы Планка не понятно, как энергия электрона может меняться только квантами, не понятно почему "лишь на отдельных частотах". Квантование частоты не вытекает из уравнения Планка, ничто не запрещает присвоить любое значение переменной "ню" и, следовательно, приращение энергии может быть сколь угодно малой величиной. Конечно, формула согласуется с фактами, но она лишь фиксирует зависимость частоты и энергии, но не объясняет причины квантования и является формально монотонной функцией. О каких разрывах (квантовании) может идти речь?Иными словами: реальные значения частот и энергий соответствуют формуле Планка, но не всякое значение энергии и частоты, вычисленные по этой формуле, соответствует реальности.В этом смысле формула Планка не отражает природу квантования.
    Ответить
  • sheromov  | 28.06.2011 | 08:07 Ответить
    Владимир! Я не физик, но скажу Вам, что здесь все дело в недопустимости бесконечного деления объектов Вселенной. Помните, еще древние греки думали над этим и ввели понятие атом (неделимый). Но теперь известно, что атом делится!! Ну и на какие части ему делиться? Вот постоянная Планка и дает нам ответ. Вернее намечает путь для раздумий. Да и скорость света можно интерпретировать как наименьший период что-ли (нет такого слова) между причиной и следствием. Если следствие возникает на некотором расстоянии от причины (при крайних условиях, в микромире), то если мы измерим время между ними и разделим растояние на время, то ВСЕГДА получим электродинамическую постоянную, имеющую размерность скорости!!
    Ответить
  • роткив  | 17.05.2013 | 00:10 Ответить
    таинственный Макс Планк-не договаривает,как впрочем и Эйнштейн,здесь всё намного интересней-по частотам оборотных импульсов ядер в двух прилагаемых асимметрии и соотношений парности в балансе между ними по внутренним структурам построения и кто здесь выступает в роли кванта по показателям энергии перемещения,как целое. так что, здесь кое-что отвергается при полной взаимосвязи,на чём он и настаивал,а Эйнштейн завис на движении. никак не пойму,как вы вяжете время-это же математика,составляющая.
    Ответить
    • super.hmelnikov > роткив | 19.07.2014 | 23:01 Ответить
      Роткив.
      Частота есть число колебаний в единицу времени.
      Взглянем на формулу частоты.
      В знаменателе время периода колебания.
      А где находится единица времени, указанная в формулировке?
      Очевидно, в числителе.
      В формулировке частоты не указана математическая единица.
      Формулировка прямо говорит о наличии в формуле единицы времени.
      Ну и где она?
      Повторяю-в числителе.
      Следовательно, частота безразмерна.
      То есть постоянная планка есть квант мощности одного колебания, но отнюдь не нечто непонятное.
      Ответите?
      ИЛИ КАК?
      Полагаю, что будет вариант 'или как'...
      Ответить
      • роткив > super.hmelnikov | 04.09.2014 | 20:50 Ответить
        о чем речь не пойму,но вам виднее,остается понять,что такое частота присущее любой локальной формы и чем определяется ее первичная безразмерность, уходящая в последующем в ноль и с чем это связано, с какими прилагающими к форме силам и ее внутренним эволюционным процессам в выработке потенциала,заложенной опять же пространственной асимметрией и так далее. время это сравнительная математическая составляющая присущая двум исходным точкам в перемещении. вам нравиться время чисто по-человечески я понимаю,но во Вселенной в бесконечности оно отсутствует-АУ! там и логика отсутствует в понимании прошлого и будущего.
        Ответить
      • роткив > super.hmelnikov | 04.09.2014 | 21:09 Ответить
        хочется добавить о видении процесса с позиции математики и физики движений,значит пора их как-то объединять и приводить к соответствию. Планк,Эйнштейн и Дирак увидели нечто большее,чем предполагала математика. один заметил о божественной матрице,другой о движении и третий о монополе.о понимании квантов это отдельная тема,так как она присутствует о понятии функциональной преобразующейся ее зависимости в парности и в балансировке их состояний. вот такие дела товарищ математик. вот если из вас кто-нибудь сумеет разобраться в парности, как в основе,тогда будет новая математика,где будет возникновение,рост и распад.
        Ответить
  • gemmeg  | 09.11.2014 | 13:38 Ответить
    Обращаюсь лично к Иванову.
    Вот какой нюанс.
    Частота есть число колебаний за одну секунду.
    Если по аналогии со скоростью тела мы подсчитаем количество колебаний за некоторое число секунд и разделим это количество колебаний на использованное некоторое число секунд, мы получим число этих колебаний за одну секунду.
    Частоту.
    Не правда ли?
    Правда.
    Но.
    В знаменателе будет размерность одной секуды t.
    А какая размерность будет в числителе?
    И второй вопрос.
    В справочниках указывается формула частоты, в которой в числителе единица времени, указываемая в формулировке, а в знаменателе период колебания Т.
    Обе величины имеют размерность t.
    Вопрос.
    Какую размерность имеет герц?

    Боюсь, что поступите, уважаемый Иванов, как все.
    Отмолчитесь.
    Тогда какой смысл Вашего участия здесь?
    Разве поднятые вопросы не фундаментальны?
    Ответить
Написать комментарий

Элементы

© 2005-2017 «Элементы»