谈谈“普朗克常数”的物理含义。
普朗克在推导黑体辐射强度的公式时发现,只有假定辐射能量等于hv的整数倍时,按他推导的公式计算的结果才与实验结果符合,于是普朗克不得不认为,电磁辐射不是连续的,而是由一份份的最小能量值组成的,每一份的能量等于hv,v是电磁辐射的频率,h是一个常数,后来被称为普朗克常数。
下面我们来讨论一下为什么电磁辐射不是连续的且辐射能量是hv的整数倍。
就某一个固定频率的辐射能来说,假设电子每振动一次辐射的能量为h,振动一次的周期为T,则振动频率为v 1/T(频率v表示每1秒钟振动的次数)。那么每秒钟所辐射的能量可表示为ε hv,而这个hv就是普朗克所说的最小的单位能量值。于是我们可以这样认为:普朗克常数h表示电子振动一次辐射的能量,频率v表示电子每秒钟振动的次数。hv表示“电子振动”每秒钟所辐射的能量。
我们知道,辐射能量是在原子内部发生的,即每一个原子都是一个辐射源,假设实验所考察的黑体空腔含有原子的数目为M个,在M个原子中,其中有n个原子其辐射能量的频率都相同(M n),设辐射频率为v,每个原子内部电子振动一次辐射的能量为h(假设每个原子内部只有一个电子),则在1秒钟每个原子辐射的能量为hv,频率为v的n个原子总的辐射强度E nhv,由于“n”表示的是原子个数,所以n是自然数,这个自然数n导致了辐射能强度E是hv的整数倍。通过上面的分析,我们发现,电磁辐射的确象普朗克所认为的那样不是连续的,而是由一份一份的能量组成,每一份能量就是由一个电子振动1秒钟所辐射的能量。