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紫外灾变

十二月 05, 2023

紫外灾变（英語：ultraviolet catastrophe），也被稱為瑞利-金斯災變，指的是19世紀末/20世紀初，科學家面對黑體輻射問題，透過以古典物理學為背景之瑞利-金斯定律，來计算黑体辐射强度與能量間之關係，卻發現以古典物理學理論所計算之黑體輻射強度會隨辐射频率上昇，而趋向于放出无穷大之能量，其結果與实验数据无法吻合的歷史事件。

紫外災變這一名詞在1911年首次被保羅·埃倫費斯特使用，但其概念是源自於1900年所推導的瑞利-金斯定律。

背景 编辑

19世纪，由于冶金以及照明设备制造等的需要，人们急需找到黑体辐射强度和辐射频率的关系。1889年卢默（德语：Otto Lummer）与海因里希·鲁本斯通过研究空腔辐射得出了黑体辐射光谱的实验数据。但是，单使用实验数据找对应点的方法十分不便，于是，人们开始了寻找一般的公式。

1900年，瑞利根据经典统计力学推出了一个公式，1905年，金斯修正了瑞利辐射公式中的一个数值错误，以后，此公式被称为瑞利-金斯定律。

瑞利－金斯公式：

 

其中， 为辐射的能量密度，k是玻尔兹曼常数，c为真空中的光速，T是热力学温度。可以看出， 在ν趋向于无穷大时趋向于无穷大，这与实验数据相违背。1911年，奥地利物理学家埃伦费斯特用“紫外灾变”来形容经典理论的困境。

开尔文在一次演讲中说道：“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了……(The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds)”其中的一朵“乌云”指的是能量均分定理，而瑞利－金斯公式的導引涉及到能量均分定理。[1]:9[2]

解决 编辑

主条目：普朗克黑体辐射定律 § 历史

1900年，德国物理学者馬克斯·普朗克提出新公式以改进维恩定律（描述黑体辐射的另一公式），实际上解决了这一问题。

另见 编辑

參考文献 编辑

引用 编辑

  1. ^ Kragh, Helge. Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century Reprint. Princeton University Press. 2002. ISBN 978-0691095523. 
  2. ^ . Hyperphysics. Georgia State university. [2021-04-11]. （原始内容存档于2021-04-21）. 

来源 编辑

书籍
  • 《中国大百科全书·物理卷》
  • 曹天元. 第二章“乌云”. . 新浪读书. [2006-08-08]. （原始内容存档于2008-07-04） （中文（中国大陆））. 

十二月 05, 2023
紫外灾变, 此條目需要补充更多来源, 2013年5月30日, 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目, 无法查证的内容可能會因為异议提出而被移除, 致使用者, 请搜索一下条目的标题, 来源搜索, 网页, 新闻, 书籍, 学术, 图像, 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源, 判定指引, 英語, ultraviolet, catastrophe, 也被稱為瑞利, 金斯災變, 指的是19世紀末, 20世紀初, 科學家面對黑體輻射問題, 透過以古典物理學為背景之瑞利, 金斯定律, 來计算黑体辐射强度與能量間之關係, . 此條目需要补充更多来源 2013年5月30日 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目 无法查证的内容可能會因為异议提出而被移除 致使用者 请搜索一下条目的标题 来源搜索 紫外灾变 网页 新闻 书籍 学术 图像 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源 判定指引 紫外灾变 英語 ultraviolet catastrophe 也被稱為瑞利 金斯災變 指的是19世紀末 20世紀初 科學家面對黑體輻射問題 透過以古典物理學為背景之瑞利 金斯定律 來计算黑体辐射强度與能量間之關係 卻發現以古典物理學理論所計算之黑體輻射強度會隨辐射频率上昇 而趋向于放出无穷大之能量 其結果與实验数据无法吻合的歷史事件 紫外災變這一名詞在1911年首次被保羅 埃倫費斯特使用 但其概念是源自於1900年所推導的瑞利 金斯定律 目录 1 背景 2 解决 3 另见 4 參考文献 4 1 引用 4 2 来源背景 编辑19世纪 由于冶金以及照明设备制造等的需要 人们急需找到黑体辐射强度和辐射频率的关系 1889年卢默 德语 Otto Lummer 与海因里希 鲁本斯通过研究空腔辐射得出了黑体辐射光谱的实验数据 但是 单使用实验数据找对应点的方法十分不便 于是 人们开始了寻找一般的公式 1900年 瑞利根据经典统计力学推出了一个公式 1905年 金斯修正了瑞利辐射公式中的一个数值错误 以后 此公式被称为瑞利 金斯定律 瑞利 金斯公式 w n T d v 8 p n 2 c 3 k T d v displaystyle w nu T dv frac 8 pi nu 2 c 3 kTdv nbsp 其中 w n T displaystyle w nu T nbsp 为辐射的能量密度 k是玻尔兹曼常数 c为真空中的光速 T是热力学温度 可以看出 w displaystyle w nbsp 在n趋向于无穷大时趋向于无穷大 这与实验数据相违背 1911年 奥地利物理学家埃伦费斯特用 紫外灾变 来形容经典理论的困境 开尔文在一次演讲中说道 动力学理论断言 热和光都是运动的方式 但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽 显得黯然失色了 The beauty and clearness of the dynamical theory which asserts heat and light to be modes of motion is at present obscured by two clouds 其中的一朵 乌云 指的是能量均分定理 而瑞利 金斯公式的導引涉及到能量均分定理 1 9 2 解决 编辑主条目 普朗克黑体辐射定律 历史 1900年 德国物理学者馬克斯 普朗克提出新公式以改进维恩定律 描述黑体辐射的另一公式 实际上解决了这一问题 另见 编辑真空災變參考文献 编辑引用 编辑 Kragh Helge Quantum Generations A History of Physics in the Twentieth Century Reprint Princeton University Press 2002 ISBN 978 0691095523 Electromagnetic Waves in a Cubical Cavity Hyperphysics Georgia State university 2021 04 11 原始内容存档于2021 04 21 来源 编辑 书籍 中国大百科全书 物理卷 曹天元 第二章 乌云 上帝掷骰子吗 新浪读书 2006 08 08 原始内容存档于2008 07 04 中文 中国大陆 取自 https zh wikipedia org w index php title 紫外灾变 amp oldid 72649058, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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