普朗克常数是怎么算出来的

普朗克常数是怎么算出来的 普朗克常数怎么计算出来的?

普朗克常数怎么计算出来的?

普朗克常数怎么计算出来的?

马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。

这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hν,ν为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数。

首先是理论,普朗克为了研究热辐射要设定实验方法;

然后是实验,得到实验数据却不能满足理论结果;

然后是假设,通过假定条件来弥补理论和实验的差距;

最后是计算,将实验数据填充进假设的理论结构来得出一个常量;

接下来通过发布及其他科学家的认证,被认可的这个常量就被称为普朗克常数。

普朗克常量是怎么确定的?

包括普朗克长度、普朗克时间在内都属于普朗克单位制,这是著名物理学家马克斯·普朗克提出的一种自然单位制,可用于简化物理学中的公式。有关普朗克长度和时间的确定,首先要确定普朗克质量,而普朗克质量又与康普顿波长和史瓦西半径有关,而康普顿波长和史瓦西半径则又与量子力学和相对论有关。

为了准确测量一个很小粒子的位置,需要用波长很短,即能量很高的光照射到该粒子上,然后测出反射回来的光。但如果粒子太小,所需照射光的能量太高,当它们发生碰撞时就有可能坍缩为黑洞,导致光子不会被反射回来。再根据量子力学中的测不准原理(一个粒子的位置与速度或者说动量无法同时测得),可以得到粒子位置的不确定性要大于等于h/(mc),而h/(mc)就被定义为康普顿波长:

其中λ为康普顿波长,h为普朗克常数,ħ为约化普朗克常数(h=2πħ),m为粒子的质量,c为光速。

另一方面,根据广义相对论,任何物质被压缩到足够小时都会坍缩成史瓦西黑洞,它的半径被称作史瓦西半径。当康普顿波长与史瓦西半径相当时,对应的质量被称作普朗克质量,其表达式如下:

其中mP是普朗克质量(约为2.18×10^-8千克),G为万有引力常数。

此时,对应的史瓦西半径即为普朗克长度lP:

这个长度大约为1.62×10^-35米,这是最小的可测长度。

另一方面,普朗克时间tP被定义为真空中的光行进1普朗克长度所耗费的时间,其表达式如下:

这个时间大约为5.39×10^-44秒,这是最短的可测时间。根据上述定义,普朗克长度除以普朗克时间即为光速。