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普朗克常數(shù)縱橫談
（清風(fēng)科普于2020年2月13日）
19世紀(jì)末，與經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電磁學(xué)并駕齊驅(qū)的，是經(jīng)典熱力學(xué) 。當(dāng)時(shí)，人們普遍認(rèn)為能量（如光）是連續(xù)的，而物質(zhì)（如水）是不連續(xù)的。
01. 經(jīng)典物理學(xué)頭頂?shù)膬啥錇踉疲?br /> 然而，連續(xù)的能量會存在著一個(gè)嚴(yán)重問題：即“高端能量的紫外輻射” 。這就是著名的 “黑體輻射” 與 “紫外災(zāi)難”，被英國科學(xué)家開爾文形象比喻為飄浮在經(jīng)典物理學(xué)上空的兩朵烏云之一。
另一朵烏云是 “邁克耳遜－莫雷實(shí)驗(yàn)” 與 “以太說破滅” 。這朵烏云對經(jīng)典物理學(xué)中的 “波” 的傳播需要介質(zhì) “以太” 提出了挑戰(zhàn) 。以太（Ether），最早源于古希臘哲學(xué)家亞里士多德所設(shè)想的一種彌漫于空間的物質(zhì) 。后來被經(jīng)典物理學(xué)奉為真理數(shù)千年，正如聲音的傳播需要“空氣” 做為介質(zhì)，不會有人質(zhì)疑。但正是因?yàn)橛辛藢?“以太” 這朵烏云的質(zhì)疑和破解，才會引出后來的 “光的波粒二象性”，這對經(jīng)典物理學(xué)是顛覆性的革命。
為了消除第一朵烏云 “紫外災(zāi)難”，普朗克于1900年，在其新建的 “黑體輻射” 公式中，添加了一個(gè)量綱，做為粒子角動量的物理常數(shù)h，其數(shù)值：h=6.62607015×10^-34 J·s
（焦耳·秒）[來自第26屆國際計(jì)量大會(CGPM)表決通過的精確值] 。普朗克常數(shù)記為h，用以描述能量子大小。在量子力學(xué)中扮演重要角色。
附帶：也很重要的基本物理常數(shù)，叫玻爾茲曼常數(shù)：
k=1.3806505×10^-23J/K（焦耳/開爾文）
02. 黑體輻射的研究成果：

說明：在黑體輻射研究中，出現(xiàn)多個(gè)物理表達(dá)式。其中，普朗克定律更適用于綠光中波中頻領(lǐng)域，維恩近似值更適用于藍(lán)紫光短波高頻領(lǐng)域，瑞利-金斯定律更適用于紅光長波低頻領(lǐng)域。
瑞利-金斯公式在長波或高溫情況下，同實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。但在短波范圍，能量密度則迅速地單調(diào)上升，同實(shí)驗(yàn)結(jié)果矛盾。這就是物理學(xué)史上最著名的 “紫外災(zāi)難” 。瑞利-金斯公式的嚴(yán)重缺陷，深刻揭露了經(jīng)典物理的困惑，從而對輻射理論和近代物理學(xué)的發(fā)展，起了很重要的推動作用 ?？萍及l(fā)展有一條不成文的鐵律：“有質(zhì)疑，才有進(jìn)步！”

03. 普朗克常數(shù)的發(fā)現(xiàn)：
普朗克在1900年研究物體熱輻射的規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，只有假定電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份地進(jìn)行著，計(jì)算的結(jié)果才會與試驗(yàn)結(jié)果相吻合。這樣的一份份能量叫做能量子，簡稱量子。
表達(dá)式：ε?=nhv（n=1 ， 2，3…）
簡式：E=hv
其中， ν為輻射電磁波的頻率，h為普朗克常數(shù) 。在不確定性原理中，粒子位置的不確定性×粒子速度的不確定性×粒子質(zhì)量≥普朗克常數(shù)h 。
千克（kg）的定義由普朗克常數(shù)決定，其原理是將移動質(zhì)量1kg物體所需機(jī)械力換算成可用普朗克常數(shù)表達(dá)的電磁力，再通過質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式算出質(zhì)量。