在物理學(xué)的基本常數(shù)中,有些是通過實(shí)驗(yàn)觀測發(fā)現(xiàn)的,如真空光速c 、庫侖常數(shù)e、真空磁導(dǎo)率μ?、真空電容率ε?等 。
有些是建立在相關(guān)定律或定理時(shí)被導(dǎo)出的,如牛頓引力常數(shù)G、阿伏伽德羅常數(shù)NA 、玻耳茲曼常數(shù)kB 等 。
而普朗克常數(shù)h,則完全是憑借著普朗克的聰明智慧的大腦創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)的 。然而 , 它卻是物理學(xué)中一個(gè)實(shí)實(shí)在在的、具有非凡意義的、神奇的自然常數(shù) 。
04. 普朗克常數(shù)的特殊意義:
①能頻當(dāng)量:
可用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)算普朗克常數(shù):
h=△Ek/△f=6.63×10?3?(J/Hz)(焦耳/赫茲)…(1)
電子脫出功:W=△Ek
W反映電子物質(zhì)波動(dòng)能△E與光子電磁波頻率k的對應(yīng)關(guān)系,可稱之為能頻當(dāng)量 。
當(dāng)量關(guān)系 , 是應(yīng)對、應(yīng)激、應(yīng)變、投影、迭代、轉(zhuǎn)換等超對稱關(guān)系的量綱分析法 。
②功熱當(dāng)量:
能量增量與熱量增量的當(dāng)量關(guān)系 , 可稱之為功熱當(dāng)量:
k'=△E/C△T=4.18(J/cal)(焦耳/卡路里)…(2)
③熱電當(dāng)量:
電流熱效應(yīng)中的熱量與電流的當(dāng)量關(guān)系或電阻參量,可稱之為熱電當(dāng)量:
R=Q/I2t…(3)
④能溫當(dāng)量:
平均動(dòng)能與絕對溫標(biāo)的當(dāng)量關(guān)系,可稱之為能溫當(dāng)量:
k=2Ek/3T=1.38×10?23J/K…(4)
05. 普朗克常數(shù)的普適性意義:
【0.1ms等于多少秒 1ms等于多少秒】就光電效應(yīng)而言,
普朗克常數(shù)之所以很小,
是因?yàn)殡娮淤|(zhì)量極?。?
m=9.11×10?31kg(公斤)
而紫外線的光子頻率:
f>c/380nm=7.9×101? Hz(赫茲)
普朗克常數(shù),揭示束縛電子變成自由電子所需要的臨界性的光子頻率f?或電磁輻射能E? 。
作為光電效應(yīng)方程,從公式(1)不難推導(dǎo)出:λ=2hc/mv2…(5)
(h普朗克常數(shù),m費(fèi)米子質(zhì)量,v粒子速度,c光速,λ波長)
其意義在于:在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中,當(dāng)質(zhì)量為m的費(fèi)米子,其速度v被加速到接近光速c時(shí),即v→c時(shí) , 公式(5)可改寫成:
λ=2hc/mc2=2h/mc…(6)
換句話說:費(fèi)米子是一種物質(zhì)波 , 也叫移動(dòng)波源,當(dāng)測地線循環(huán)速度達(dá)到光速v=c,其激發(fā)的極限頻率:
f?=?mc2/h…(7)
公式(7)可寫成h的定義式:
h=?mc2/f?…(8)
其中費(fèi)米子質(zhì)量很小,極限頻率很高,因而h極小 。況且m,c,f?都是常數(shù),故h是不可改變的常數(shù) 。
在正負(fù)電子對撞機(jī)中,
1個(gè)電子被加速到v→c ,
而其Ek→?mc2時(shí),
所激發(fā)光子的極限波長:
λ?=2h/mc=4.85(pm)(皮米)
極限頻率:
f?=c/λ?=6.18×1021(Hz)(赫茲)
同理,在超大型強(qiáng)子對撞機(jī)中,質(zhì)子被加速到v→c,質(zhì)子動(dòng)能Ek→?mc2時(shí),激發(fā)光子的極限波長:
λ?=2h/mc=2.64(fm)(飛米)
該光子的極限半徑:
r?=λ?/2π=0.42(fm)(飛米)
并伴隨有光子的極限頻率:f?=1.14×1023(Hz)(赫茲)
長度換算關(guān)系:m(米)
1mm(毫米)=10^-3m
1μm(微米)=10^-6m
1nm(納米)=10^-9m
1pm(皮米)=10^-12m
1fm(飛米)=10^-15m
1am(阿米)=10^-18m
當(dāng)然,如果能將α粒子加速到接近光速,所激發(fā)的光子波長約比質(zhì)子激發(fā)波長小4倍,約0.1fm,是宇宙中波長最短的光子了 。
注意:為與光電效應(yīng)協(xié)調(diào),建議把康普頓波長公式λc=h/mc修正為λ=2h/mc,把德布魯伊波長λd=h/mv修正為λ=2h/mv 。
06. 約化普朗克常數(shù)(?):
①若以eV·s(電子伏特·秒)為能量單位,則
h=6.62607015×10^-34
÷1.602176 634×10^-19eV·s
=4.1356676969×10^-15 eV·s(電子伏特.秒)
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