pakeisti nuo 2011-11-19 – (animacija pridėta)

Būtina prisiminti, kad Rodo Johnsono „Loginės fizikos“ modelyje matome:

Nėra „kietųjų dalelių“, yra tik energijos grupės.
kiekvienas kvantinis matmuo gali būti geometriškai paaiškintas kaip struktūrizuotų, susikertančių energijos laukų forma.
atomai yra priešingai besisukančios energijos formos platoniškų kietųjų medžiagų pavidalu, būtent priešingai besisukančios energijos formos oktaedras ir tetraedras. Be to, kiekviena vibracija/pulsuojanti forma atitinka tam tikrą bazinį eterio tankį.
visoje Visatoje visi tankio arba matmenų lygiai yra sudaryti iš dviejų pirminių eterio lygių, nuolat sąveikaujančių vienas su kitu.

Pagal Johnsono modelį, kiekviename atome, mažiausiu lygmeniu, yra , kuris nuolat kertasi su mūsų tikrove. Kiekvienas atomas turi vieną geometriją mūsų tikrovėje ir priešingą, atvirkštinę geometriją paralelinėje realybėje. Abi geometrijos viena kitos viduje sukasi priešingomis kryptimis. Kiekvienas šio proceso etapas jus veda.

Tačiau kadangi tradiciniai mokslininkai dar neįžvelgė platoniškų kietųjų kūnų, esančių vienas kito viduje, turinčių bendrą ašį ir galinčių suktis priešingomis kryptimis, jie prarado kvantinės tikrovės vaizdą.

Daugelis žmonių jau žino, kad šiluminę spinduliuotę ir šviesą sukuria kažkas labai paprasto – elektromagnetinės energijos pliūpsnio judėjimo, vadinamo „fotonais“.

Tačiau iki 1900 m. buvo manoma, kad šviesa ir šiluma juda ne atskirų „fotonų“ vienetų pavidalu, o sklandžiai, sklandžiai ir neatsiejamai. Fizikas Maxas Planckas pirmasis atrado, kad mažiausiame lygyje šviesa ir šiluma juda „pulsuojant“ arba „paketuose“ energijos, kurių matmenys yra 10–32 cm (palyginti su tokiu dydžiu, atomo branduolys būtų planetos dydžio! )

Įdomu tai, kad kuo greitesnis svyravimas, tuo didesni paketai, atitinkamai, kuo lėtesnis svyravimas, tuo mažesni paketai.

Planckas atrado, kad ryšys tarp virpesių greičio ir paketo dydžio visada išlieka pastovus, nesvarbu, kaip juos matuojate. Nuolatinis ryšys tarp svyravimo greičio ir paketo dydžio yra žinomas kaip Weino paskirstymo dėsnis.

Plankas atrado vieną skaičių, išreiškiantį šį santykį. Dabar jis žinomas kaip „Planko konstanta“.

Caroline Hartman straipsnis (2001 m. gruodžio mėn. žurnalo Science and Technology of the 21st Century numeris) yra skirtas tik Maxo Plancko atradimams. Ji atskleidžia, kad jo atradimų sukurta galvosūkis lieka neišspręstas:

„Šiandien, norėdami giliau suprasti atomo sandarą, mūsų pareiga tęsti mokslininkų, tokių kaip Curie, Lise Meitner ir Otto Hahn, tyrimus.
Tačiau pagrindiniai klausimai: kas sukelia elektronų judėjimą, ar jis paklūsta tam tikriems geometriniams dėsniams ir kodėl vieni elementai yra stabilesni už kitus, dar neturi atsakymų ir laukia naujų pažangių hipotezių ir idėjų.

Šioje pastaboje jau matome atsakymą į Hartmano klausimą. Kaip minėjome, Plancko atradimai buvo padaryti dėl šiluminės spinduliuotės tyrimo. Caroline Hartman straipsnio įžanginė pastraipa puikiai apibūdina jo pasiekimus:

„Prieš šimtą metų, 1900 m. gruodžio 14 d., fizikas Maxas Planckas (1858-1947) paskelbė atradęs naują radiacijos formulę, galinčią apibūdinti visus dėsningumus, stebimus, kai medžiaga kaitinama, kai ji pradeda skleisti skirtingų spalvų šilumą.
Be to, naujoji formulė buvo paremta viena svarbia prielaida – spinduliuotės energija nėra pastovi, spinduliuotė atsiranda tik tam tikro dydžio paketais.
Sunkumas yra tas, kaip padaryti „formulės“ prielaidą fiziškai suprantamą. Ką reiškia „energijos paketai“, kurie net nėra pastovūs, bet kinta proporcingai virpesių dažniui (Weino pasiskirstymo dėsnis)?

Kiek vėliau Hartmanas tęsia:

„Planckas žinojo, kad kiekvieną kartą, kai susiduriate su iš pažiūros neišsprendžiama gamtos problema, jos pagrindu turi būti sudėtingesni modeliai; kitaip tariant, turi būti kitokia „Visatos geometrija“, nei manyta anksčiau.
Pavyzdžiui, Planckas visada reikalavo, kad Maksvelo lygčių patikimumas būtų persvarstytas, nes fizika pasiekė tokį vystymosi etapą, kuriame vadinamieji „fizikos dėsniai“ nebebuvo universalūs.

Plancko darbo branduolį galima išreikšti paprasta lygtimi, apibūdinančia, kaip spinduliuojanti medžiaga išskiria energiją „paketais“ arba pliūpsniais.

Ši lygtis E = hv, Kur E yra galutinė išmatuota energija, v– energiją išskiriančios spinduliuotės virpesių dažnis ir h– žinoma kaip „Planko konstanta“, kuri reguliuoja „srauto“ tarp v Ir E.

Planko konstanta yra 6,626 . Tai abstrakti išraiška, nes ji išreiškia gryną ryšį tarp dviejų dydžių ir nereikia priskirti jokiai konkrečiai matavimo kategorijai, išskyrus tą.

Planckas šią konstantą atrado ne per stebuklą, o kruopščiai ją išvedė tirdamas daugybę skirtingų šiluminės spinduliuotės tipų.

Tai pirmoji didelė paslaptis, kurią Johnsonas išaiškino savo tyrimuose. Jis primena, kad Plancko konstantai matuoti naudojama (stačiakampė) Dekarto koordinačių sistema.

Ši sistema pavadinta jos kūrėjo Rene Descartes vardu ir reiškia, kad trimatei erdvei matuoti naudojami kubai.

Tai tapo tokia įprasta, kad dauguma mokslininkų net nelaiko to niekuo neįprastu – tik jo ilgis, plotis ir aukštis.

Tokiuose eksperimentuose kaip Planckas naudojamas mažas kubas, kad būtų galima išmatuoti energiją, judančią per tam tikrą erdvės regioną. Plancko matavimo sistemoje, siekiant paprastumo, šiam kubui natūraliai buvo priskirtas „vieneto“ tūris.

Tačiau kai Planckas parašė savo konstantą, jis nenorėjo dirbti su dešimtainiu skaičiumi, todėl perkėlė kubo garsumą į 10. Dėl to konstanta tapo lygi 6,626 vietoj 0,6626 .

Iš tikrųjų svarbu buvo ryšys tarp kažko kubo viduje (6.626) ir paties kubo (10).

Nesvarbu, ar kubui priskiriate vieno, dešimties ar bet kurio kito skaičiaus tūrį, nes santykis visada išlieka pastovus. Kaip jau minėjome, Planckas išaiškino nuolatinį šių santykių pobūdį tik atlikdamas kruopščius eksperimentus ilgus metus.

Atminkite, kad priklausomai nuo išleidžiamo maišelio dydžio, turėsite jį išmatuoti naudodami kitokio dydžio kubą.

Ir vis dėlto, kad ir kas būtų kubo viduje, visada bus 6 626 kubo tūrio vienetai, jei paties kubo tūris yra 10 vienetų, neatsižvelgiant į susijusius matmenis.

Šiuo metu reikėtų atkreipti dėmesį į dydį 6,626 labai arti 6,666 , kas yra būtent 2/3 iš 10. Todėl reikėtų paklausti: „Kodėl jie tokie svarbūs? 2/3 ?”

Remdamiesi paprastais išmatuojamais geometriniais principais, kuriuos paaiškino Fulleris ir kiti, žinome, kad jei tetraedras būtų puikiai patalpintas sferos viduje, jis užpildytų tiksliai 1/3 viso sferos tūrio. Tai yra 3,333 nuo 10.

Faktiškai fotonas susideda iš dviejų sujungtų tetraedrų, ką matome paveikslėlyje.

Bendras tūris (energija), judantis per kubą, bus lygiai 2/3 (6,666) viso kubo, kuriam Planckas priskyrė skaičių 10, tūrio.

Buckminsteris Fulleris pirmasis atrado, kad fotonas susideda iš dviejų tetraedrų. Apie tai jis pasauliui paskelbė 1969 m Planetos planavimas, po kurio jis buvo visiškai pamirštas.

Sukuriamas nedidelis 0,040 skirtumas tarp „grynojo“ 6,666 arba 2/3 santykio ir Plancko konstantos 6,626 specifinė vakuumo talpa, kuris sugeria dalį energijos.

Specifinė vakuumo talpa gali būti tiksliai apskaičiuota naudojant vadinamąją Kulono lygtį.

Paprasčiau tariant, „fizinio vakuumo“ eterinė energija sugers nedidelį kiekį bet kokios per jį praeinančios energijos.

Todėl, kai tik atsižvelgsime į Kulono lygtį, skaičiai veikia puikiai. Be to, jei erdvę matuojame naudodami tetraedrines koordinates, o ne kubines, Plancko lygties E = hv nereikia. Šiuo atveju energija bus matuojama vienodai abiejose lygties pusėse, tai yra, E (energija) bus lygi v (dažnis), ir tarp jų nereikia „konstantos“.

Planko konstantos rodomi energijos „raibuliai“ kvantiniams fizikai žinomi kaip „fotonai“. Mes paprastai galvojame apie „fotonus“ kaip apie šviesos nešėjus, tačiau tai tik viena iš jų funkcijų.

Kas svarbiau yra tai Kai atomai sugeria arba išskiria energiją, ji perduodama „fotonų“ pavidalu.

Tyrėjai, tokie kaip Milo Wolf, primena, kad vienintelis dalykas, kurį tikrai žinome apie terminą „fotonas“, yra tai, kad impulsas, einantis per nulinio taško eterio/energijos lauką.

Dabar matome, kad ši informacija turi geometrinį komponentą, o tai rodo, kad atomai taip pat turi turėti tokią pačią geometriją.

Kita atrasta anomalija, rodanti geometrijos buvimą kvantiniame lygmenyje, yra Bello nelygumo teorema.

Šiuo atveju du fotonai išsiskiria priešingomis kryptimis. Kiekvienas fotonas išspinduliuojamas iš atskiros sužadintos atominės struktūros. Abi atominės struktūros yra sudarytos iš identiškų atomų ir abi skyla tuo pačiu greičiu.

Tai leidžia du „suporuotus“ fotonus, turinčius tokias pačias energetines savybes, vienu metu išleisti priešingomis kryptimis. Tada abu fotonai praeina per poliarizacinius filtrus, tokius kaip veidrodžiai, kurie teoriškai turėtų pakeisti judėjimo kryptį.

Jei vienas veidrodis būtų pastatytas 45 o, o kitas 30 o kampu, natūralu būtų tikėtis, kad fotonų kampiniai posūkiai skirsis.

Tačiau kai šis eksperimentas buvo atliktas, nepaisant veidrodžių kampų skirtumo, fotonai vienu metu padarė tą patį kampinį sukimąsi!

Eksperimento tikslumas yra stulbinantis, kaip aprašyta Milo Wolfo knygoje:

„Pastarajame Elaine Aspect eksperimente, norėdami visiškai pašalinti bet kokią vietinio poveikio galimybę iš vieno detektoriaus į kitą, Dalibardas ir Rogeris naudojo akustinius-optinius jungiklius 50 MHz dažniu, perkeldami poliarizatorių rinkinius fotonų skrydžio metu. .

Bello teorema ir eksperimento rezultatai rodo, kad Visatos dalys yra tarpusavyje susijusios tam tikru vidiniu lygmeniu (tai yra, mums neakivaizdu), o šie ryšiai yra esminiai (kvantinė teorija yra fundamentali).

Kaip mes galime juos suprasti? Ir nors problema buvo išanalizuota labai nuodugniai (Wheeler ir Zurek, 1983; d'Espagnat, 1983; Herbert, 1985; Stap, 1982; Bohm ir Healy, 1984; Pagels, 1982; ir kt.), sprendimas nebuvo rastas. .

Autoriai linkę sutikti su tokiu nelokalių ryšių aprašymu:
1. Jie sujungia įvykius atskirose vietose be žinomų laukų ar materijos.
2. Jie nesusilpnėja dėl atstumo; ar tai būtų milijonas kilometrų, ar centimetras.
3. Atrodo, kad jie keliauja greičiau nei šviesos greitis.

Be jokios abejonės, mokslo rėmuose tai labai mįslingas reiškinys.

Bello teorema teigia, kad energetiškai suporuotus „fotonus“ iš tikrųjų laiko kartu viena geometrinė jėga, būtent tetraedras, kuris toliau plečiasi (didėja), kai fotonai atsiskiria.

Geometrijai tarp jų plečiantis, fotonai ir toliau išlaikys tą pačią kampinę fazės padėtį vienas kito atžvilgiu.

Kitas tyrimo taškas yra pati elektromagnetinė banga.

Kaip dauguma žmonių žino, elektromagnetinę bangą sudaro du komponentai - elektrostatinė banga ir magnetinė banga, kurios juda kartu. Įdomu tai, kad dvi bangos visada yra statmenos viena kitai.

Norėdamas įsivaizduoti, kas vyksta, Johnsonas prašo paimti du vienodo ilgio pieštukus ir nustatyti juos statmenai vienas kitam; ir atstumas tarp jų turi būti lygus pieštuko ilgiui:

Dabar galime sujungti kiekvieną viršutinio pieštuko galą su kiekvienu apatinio pieštuko galu. Tai darydami mes gauname keturkampį objektą, sudarytą iš lygiakraščių trikampių tarp dviejų pieštukų, tai yra tetraedras.

Tą patį procesą galima atlikti su elektromagnetine banga, imant bendrą elektrostatinės arba magnetinės bangos aukštį (kurių aukštis arba amplitudė yra vienodi) kaip pagrindinį ilgį, kaip pieštukai paveikslėlyje.

Žemiau esančiame paveikslėlyje matote, kad jei linijas sujungsime naudodami tą patį procesą, elektromagnetinė banga iš tikrųjų nukopijuos „paslėptą“ (potencialų) tetraedrą:

Čia svarbu paminėti, kad šią paslaptį ne kartą atrado įvairūs mąstytojai, kad mokslas ją vėl pamiršo.

Tomo Beardeno darbas įtikinamai parodė, kad Jamesas Clerkas Maxwellas tai žinojo, kai parašė savo sudėtingas „ketvirtines“ lygtis.

Paslėptą tetraedrą taip pat stebi Walteris Russellas, o vėliau ir Buckminsteris Fulleris. Darydamas savo atradimus, Johnsonas nežinojo apie ankstesnius proveržius.

Kitas dalykas, kurį reikia apsvarstyti, yra suktis*. Jau daugelį metų fizikai žinojo, kad energetinės dalelės „sukasi“ judėdamos.
* sukimasis (sukimas, - sukimasis), tikrasis mikrodalelės impulso momentas, kuris turi kvantinį pobūdį ir nesusijęs su visos dalelės judėjimu; Matuojamas Plancko konstantos vienetais ir gali būti sveikas skaičius (0, 1, 2,...) arba pusinis (1/2, 3/2,...)

Pavyzdžiui, atrodo, kad judėdami atome „elektronai“ nuolat daro staigius 180 o posūkius arba „pusis apsisukimus“.

Dažnai pastebima, kad „kvarkai“ judėdami sukasi „1/3“ arba „2/3“, o tai leido Gell-Mann organizuoti savo judesius į tetraedrus ar kitas geometrijas.

Nė vienas iš tradicinio mokslo atstovų nepateikė adekvačios paaiškinimo, kodėl taip nutinka.

Johnsono modelis rodo, kad elektronų debesų 180 o „sukinys“ susidaro judant oktaedrui.

Svarbu suprasti, kad 180 o judėjimas iš tikrųjų atsiranda dėl dviejų kiekvieno oktaedro apsisukimų 90 o kampu.

Kad išliktų toje pačioje padėtyje jį supančios geometrijos matricoje, oktaedras turi „pasvirsti atgal“, tai yra 180 o.

Tetraedras, norėdamas išlikti toje pačioje padėtyje, turi suktis 120 o (1/3 sukimosi) arba 240 o (2/3 sukimosi). Tas pats procesas paaiškina sukimo bangų spiralinio judėjimo paslaptį. Kad ir kur būtumėte Visatoje, net „vakuume“, eteris visada pulsuos šiomis geometrinėmis formomis, sudarydamas matricą.

Todėl bet koks momentinis impulsas, judantis eteryje, praeis geometrinių „skystųjų kristalų“ kraštais eteryje.

Todėl sukimo bangos spiralinis judėjimas sukuriamas dėl paprastos geometrijos, kurią banga turi praeiti eidama.

Smulkios struktūros KONSTANTA

Smulkios struktūros konstantą sunkiau vizualizuoti nei ankstesnes konstantas.

Įtraukėme šį skyrių tiems, kurie norėtų pamatyti, kiek toli nukeliauja „matricos“ modelis. Smulkios struktūros konstanta yra dar vienas kvantinės fizikos aspektas, apie kurį kai kurie pagrindiniai mokslininkai net negirdėjo, galbūt todėl, kad tai visiškai nepaaiškinama tiems, kurie linkę tikėti dalelių modeliais.

Pagalvokite apie elektronų debesį kaip į lankstų guminį rutulį, ir kiekvieną kartą, kai energijos „fotonas“ sugeria arba išleidžiamas (žinomas kaip poravimas), debesis išsitempia ir lankstosi, tarsi jis drebėtų.

Elektronų debesis visada „pataikys“ fiksuota, tikslia proporcija fotono dydžiui.

Tai reiškia, kad didesni fotonai turės didesnį "poveikį" elektronų debesiui, o mažesni fotonai turės mažesnį "poveikį" elektronų debesiui. Šis santykis išlieka pastovus, nepaisant matavimo vienetų.

Kaip ir Plancko konstanta, smulkios struktūros konstanta yra dar vienas „abstraktus“ skaičius. Tai reiškia, kad mes gausime tą pačią proporciją, nesvarbu, kokiais vienetais ją matuosime.

Ši konstanta buvo nuolat tiriama atliekant spektroskopinę analizę ir jo knygoje Keista šviesos ir materijos teorija fizikas Richardas P. Feynmanas paaiškino šią paslaptį. (Reikėtų atsiminti, kad žodis „suporavimas“ reiškia fotono ir elektrono sujungimą arba atskyrimą.)

„Su stebima poravimosi konstanta susijęs labai gilus ir gražus klausimas e, – tikrojo elektrono amplitudė, išspinduliuojanti arba sugerianti tikrąjį fotoną. Šis paprastas eksperimentiškai nustatytas skaičius yra artimas 0,08542455 .
Fizikai nori atsiminti šį skaičių kaip atvirkštinį jo kvadratą – apie 137,03597 su paskutiniais dviem skaitmenimis po kablelio.
Šiandien ji tebėra paslaptis, nors buvo atrasta daugiau nei prieš 50 metų.
Iš karto norėtumėte sužinoti, iš kur kilo poravimosi skaičius: ar jis susijęs su π o gal su natūralių logaritmų pagrindu?
Niekas to nežino, tai viena didžiausių fizikos paslapčių – stebuklingas skaičius, atėjęs pas mus ir nesuprantamas žmonėms.
Žinome, kokį šokį reikia praktikuoti, kad šis skaičius būtų išmatuotas labai tiksliai, tačiau nežinome, kokį šokį reikia atlikti kompiuteriu, kad gautume šį skaičių nepaslaptindami.

Johnsono modelyje smulkios struktūros konstantos problema turi labai paprastą akademinį sprendimą.

Kaip minėjome, fotonas juda išilgai dviejų kartu sujungtų tetraedrų, o elektrostatinę jėgą atomo viduje palaiko oktaedras.

Smulkiosios struktūros konstantą gauname tiesiog palyginę tetraedro ir oktaedro tūrius jų susidūrimo metu. Viskas, ką mes darome, yra į sferą įbrėžto tetraedro tūrį padalinkite iš į sferą įbrėžto oktaedro tūrio. Smulkiosios struktūros konstantą gauname kaip skirtumą tarp jų. Norint parodyti, kaip tai daroma, reikia papildomo paaiškinimo.

Kadangi tetraedras yra visiškai trikampis, nesvarbu, kaip jis būtų pasuktas, trys bet kurio jo paviršiaus viršūnės padalins apskritimą į tris lygias 120 o dalis.

Todėl norint subalansuoti tetraedrą su jį supančios matricos geometrija, tereikia jį pasukti 120 o, kad jis atsidurtų toje pačioje padėtyje kaip ir anksčiau.

Tai lengva suprasti, jei įsivaizduojate automobilį su trikampiais ratais ir norite, kad jis judėtų taip, kad ratai atrodytų taip, kaip anksčiau. Norėdami tai padaryti, kiekvienas trikampis ratas turi pasisukti tiksliai 120 o.

Esant oktaedrui, norint atkurti pusiausvyrą, jį visada reikia apversti „aukštyn kojomis“ arba 180 o kampu.

Jei jums patiko automobilio analogija, tada ratai turėtų būti klasikinio deimanto formos.

Kad deimantas atrodytų taip pat, kaip ir pradžioje, teks jį apversti aukštyn kojomis, tai yra 180 o.

Ši Johnson citata paaiškina smulkios struktūros konstantą, pagrįstą šia informacija:

„(Jei) statinį elektrinį lauką laikysime oktaedru, o dinaminį magnetinį lauką – tetraedru, tada geometrinis santykis (tarp jų) yra 180:120.

Jei laikysime jas sferomis, kurių tūriai išreikšti radianais, tiesiog padalinkite tūrius vienas iš kito ir gausite smulkiagrūdę konstantą.

Sąvoka „tūris radianais“ reiškia, kad apskaičiuojate objekto tūrį pagal jo spindulį, kuris yra pusė objekto pločio.

Įdomu: po to, kai Johnsonas parodė, kad smulkiosios struktūros konstanta gali būti laikoma santykiu tarp oktaedro ir tetraedro, kaip energija, judančia iš vieno į kitą, Jerry Iuliano atrado, kad ji gali būti laikoma „likutine“ energija, kuri atsiranda. kai išspaudžiame sferą į kubą arba išplečiame kubą į sferą!

Tokie išsiplėtimo ir susitraukimo pokyčiai tarp dviejų objektų vadinami „teseliacija“, o Iuliano skaičiavimus atlikti nėra sunku, tiesiog niekas anksčiau to negalvojo.

Iuliano skaičiavimuose dviejų objektų tūris nekinta; Tiek kubas, tiek sfera turi tūrį 8π·π 2 .

Jei palyginsime juos tarpusavyje, skiriasi tik paviršiaus plotas. Papildomas paviršiaus plotas tarp kubo ir sferos yra lygus smulkios struktūros konstantai.

Jūs klausiate: „Kaip smulkios struktūros konstanta gali būti ir santykis tarp oktaedro ir tetraedro, ir santykis tarp kubo ir sferos?

Tai dar vienas „simetrijos“ magijos aspektas darbe, kai matome, kad skirtingos geometrinės figūros gali turėti tas pačias savybes, nes visos jos susitelkusios viena į kitą tobulai darniais santykiais.

Johnsono ir Iuliano nuomonės rodo, kad mes susiduriame su geometrinės struktūros atomo energijos darbu.

Taip pat svarbu prisiminti, kad Iuliano atradimai demonstruoja klasikinę „apskritimo kvadrato“ geometriją.

Ši padėtis ilgą laiką buvo pagrindinis elementas ezoterinėse „šventosios geometrijos“ tradicijose, nes buvo manoma, kad ji parodo pusiausvyrą tarp fizinio pasaulio, pavaizduoto kvadratu arba kubu, ir dvasinio pasaulio, pavaizduoto apskritimu arba sfera.

Ir dabar matome, kad tai dar vienas „paslėptų žinių“ pavyzdys, užšifruotas metafora, kad laikui bėgant žmonės atgautų tikrą supratimą apie slaptą mokslą, slypintį už metaforos.

Jie žinojo, kad kol neatrasime smulkios struktūros konstantos, nesuprasime, ką stebime. Štai kodėl šios senovės žinios buvo išsaugotos – parodyti mums raktą.

Ir svarbiausia yra tai sakralinė geometrija visada buvo kvantinėje realybėje; tai tiesiog liko nepaaiškinta iki šiol, nes įprastinis mokslas ir toliau yra pririštas prie senamadiškų „dalelių“ modelių.

Šiame modelyje nebereikia apriboti atomų iki tam tikro dydžio; jie gali plėstis ir išlaikyti tas pačias savybes.

Kai suprasime, kas vyksta kvantinėje sferoje, galėsime sukurti itin stiprias ir itin lengvas medžiagas, nes dabar žinome tikslias geometrines struktūras, kurios priverčia atomus jungtis efektyviau.

Teigiama, kad Rosvelio nuolaužų gabalai buvo neįtikėtinai lengvi, tačiau tokie stiprūs, kad jų negalima buvo perpjauti, sudeginti ar sunaikinti. Tai yra medžiagų, kurias galėsime sukurti, kai visiškai suprasime naująją kvantinę fiziką.

Mes tai prisimename kvazikristalai Jie labai gerai kaupia šilumą ir dažnai nepraleidžia elektros, net jei jų sudėtyje esantys metalai yra natūraliai geri laidininkai.

Taip pat mikroklasteriai neleidžia magnetiniams laukams prasiskverbti į pačius klasterius.

Johnsono fizika teigia, kad tokia geometriškai tobula struktūra yra puikiai sujungta, todėl pro ją negali praeiti jokia šiluminė ar elektromagnetinė energija. Vidinė geometrija yra tokia kompaktiška ir tiksli, kad tiesiogine prasme nėra „vietos“ srovei judėti tarp molekulių.

Medžiaga iš laisvosios rusų enciklopedijos „Tradicija“

Vertybės h	Vienetai
6,626   070  040(81) 10 −34	J∙c
4,135   667  662(25) 10 −15	eV∙c
6,626   070  040(81) 10 −27	erg∙c

Plancko konstanta , žymimas kaip h, yra fizinė konstanta, naudojama kvantinės mechanikos veikimo kvanto dydžiui apibūdinti. Ši konstanta pirmą kartą pasirodė M. Plancko darbuose apie šiluminę spinduliuotę, todėl pavadinta jo vardu. Jis pateikiamas kaip energijos koeficientas E ir dažnis ν fotonas Plancko formulėje:

Šviesos greitis c susiję su dažniu ν ir bangos ilgis λ santykis:

Atsižvelgiant į tai, Plancko santykis parašytas taip:

Vertė dažnai naudojama

J c,

Erg c,

EV c,

vadinama redukuota (arba racionalizuota) Planko konstanta arba.

Dirac konstantą patogu naudoti, kai naudojamas kampinis dažnis ω , matuojamas radianais per sekundę, vietoj įprasto dažnio ν , matuojamas ciklų skaičiumi per sekundę. Nes ω = 2π ν , tada galioja formulė:

Pagal Plancko hipotezę, kuri vėliau pasitvirtino, atominių būsenų energija yra kvantuojama. Tai lemia tai, kad kaitinama medžiaga skleidžia tam tikro dažnio elektromagnetinius kvantus arba fotonus, kurių spektras priklauso nuo medžiagos cheminės sudėties.

Unikode Plancko konstanta yra U+210E (h), o Dirako konstanta – U+210F (ħ).

Turinys 1 Didumas 2 Plancko konstantos kilmė 2.1 Juodos kūno spinduliuotės 2.2 Foto efektas 2.3 Atominė struktūra 2.4 Neapibrėžtumo principas 2.5 Bremsstrahlung rentgeno spektras 3 Fizinės konstantos, susijusios su Planko konstanta 3.1 Elektronų ramybės masė 3.2 Avogadro konstanta 3.3 Elementarus mokestis 3.4 Boro magnetonas ir branduolinis magnetonas 4 Nustatymas iš eksperimentų 4.1 Josephson pastovus 4.2 Galios balansas 4.3 Magnetinis rezonansas 4.4 Faradėjaus konstanta 4.5 5 Planko konstanta SI vienetais 6 Planko konstanta begalinio materijos lizdo teorijoje 7 Taip pat žr 8 Nuorodos 9 Literatūra 10 Išorinės nuorodos

Didumas

Planko konstanta turi energijos ir laiko matmenį, kaip ir veiksmo dimensiją. Tarptautinėje SI vienetų sistemoje Planko konstanta išreiškiama J s vienetais. Impulso ir atstumo sandauga formoje N m s, taip pat kampinis momentas turi tą patį matmenį.

Planko konstantos reikšmė yra:

J s eV s.

Du skaitmenys tarp skliaustų rodo dviejų paskutinių Plancko konstantos skaitmenų neapibrėžtį (duomenys atnaujinami maždaug kas 4 metus).

Plancko konstantos kilmė

Juodos kūno spinduliuotės

Pagrindinis straipsnis: Plancko formulė

19 amžiaus pabaigoje Planckas tyrė juodojo kūno spinduliuotės problemą, kurią Kirchhoffas suformulavo prieš 40 metų. Įkaitę kūnai kuo stipriau švyti, tuo aukštesnė jų temperatūra ir didesnė vidinė šiluminė energija. Šiluma paskirstoma tarp visų kūno atomų, todėl jie juda vienas kito atžvilgiu ir sužadina atomuose esančius elektronus. Elektronams pereinant į stabilias būsenas, išsiskiria fotonai, kuriuos atomai gali reabsorbuoti. Kiekvienoje temperatūroje galima pusiausvyros būsena tarp spinduliuotės ir materijos, o spinduliuotės energijos dalis bendroje sistemos energijoje priklauso nuo temperatūros. Esant pusiausvyros su spinduliuote būsenai, absoliučiai juodas kūnas pagal tam tikrą energijos pasiskirstymo dažniais dėsnį ne tik sugeria visą ant jo patenkančią spinduliuotę, bet ir išskiria tiek pat energijos. Įstatymas, susiejantis kūno temperatūrą su bendrosios spinduliuojamos energijos galia kūno paviršiaus ploto vienetui, vadinamas Stefano-Boltzmanno įstatymu ir buvo nustatytas 1879–1884 m.

Šildant padidėja ne tik bendras skleidžiamos energijos kiekis, bet ir keičiasi spinduliuotės sudėtis. Tai matyti iš to, kad keičiasi įkaitusių kūnų spalva. Pagal 1893 metų Wieno poslinkio dėsnį, remiantis adiabatinio invarianto principu, kiekvienai temperatūrai galima apskaičiuoti spinduliuotės bangos ilgį, kuriame kūnas švyti stipriausiai. Wienas gana tiksliai įvertino juodojo kūno energijos spektro formą esant aukštiems dažniams, tačiau negalėjo paaiškinti nei spektro formos, nei jo elgesio esant žemiems dažniams.

Planckas pasiūlė, kad šviesos elgesys yra panašus į daugelio vienodų harmoninių osciliatorių rinkinio judėjimą. Jis ištyrė šių osciliatorių entropijos kitimą priklausomai nuo temperatūros, bandydamas pagrįsti Wieno dėsnį ir rado tinkamą matematinę funkciją juodojo kūno spektrui.

Tačiau Planckas netrukus suprato, kad, be jo sprendimo, galimi ir kiti, o tai lemia kitas osciliatorių entropijos vertes. Dėl to jis buvo priverstas naudoti statistinę fiziką, kurią anksčiau atmetė, o ne fenomenologinį požiūrį, kurį jis apibūdino kaip „nevilties aktą... Buvau pasirengęs paaukoti bet kokius ankstesnius fizikos įsitikinimus“. Viena iš naujų Plancko sąlygų buvo:

interpretuoti U N ( N osciliatorių virpesių energija ) ne kaip ištisinis be galo dalomas dydis, o kaip diskretusis dydis, susidedantis iš ribotų lygių dalių sumos. Kiekvieną tokią energijos elemento pavidalo dalį pažymėkime ε;

Su šia nauja sąlyga Planckas iš tikrųjų pristatė osciliatoriaus energijos kvantavimą, sakydamas, kad tai „grynai formali prielaida... Aš tikrai apie tai giliai negalvojau...“, tačiau tai sukėlė tikrą revoliuciją fizikoje. Taikant naują požiūrį į Wieno poslinkio dėsnį, paaiškėjo, kad „energijos elementas“ turi būti proporcingas osciliatoriaus dažniui. Tai buvo pirmoji dabar vadinamos „Planko formulės“ versija:

Planckas sugebėjo apskaičiuoti vertę h iš eksperimentinių duomenų apie juodojo kūno spinduliuotę: jo rezultatas buvo 6,55 10 −34 J s, o tikslumas 1,2% šiuo metu priimtos vertės. Jis taip pat pirmą kartą sugebėjo nustatyti k B iš tų pačių duomenų ir jo teorijos.

Prieš Plancko teoriją buvo manoma, kad kūno energija gali būti bet kokia, nes ji yra nuolatinė funkcija. Tai atitinka faktą, kad energijos elementas ε (skirtumas tarp leistinų energijos lygių) yra lygus nuliui, todėl turi būti lygus nuliui ir h. Remiantis tuo, reikėtų suprasti teiginius, kad „Planko konstanta yra lygi nuliui klasikinėje fizikoje“ arba kad „klasikinė fizika yra kvantinės mechanikos riba, kai Planko konstanta linkusi į nulį“. Dėl Plancko konstantos mažumo ji beveik neatsiranda įprastoje žmogaus patirtyje ir buvo nematoma prieš Plancko kūrybą.

Juodojo kūno problema buvo peržiūrėta 1905 m., kai Rayleigh ir Jeans, viena vertus, ir Einstein, kita vertus, nepriklausomai įrodė, kad klasikinė elektrodinamika negali pateisinti stebimo spinduliuotės spektro. Tai lėmė vadinamąją „ultravioletinę katastrofą“, kurią 1911 m. paskyrė Ehrenfestas. Teoretikų pastangos (kartu su Einšteino darbu apie fotoelektrinį efektą) leido suprasti, kad Plancko postulatas apie energijos lygių kvantavimą nebuvo paprastas. matematinis formalizmas, bet svarbus fizinės tikrovės supratimo elementas. Pirmasis Solvay kongresas 1911 m. buvo skirtas „radiacijos ir kvantų teorijai“. Maxas Planckas 1918 m. gavo Nobelio fizikos premiją „už pripažinimą už jo nuopelnus fizikos plėtrai ir energijos kvantų atradimui“.

Foto efektas

Pagrindinis straipsnis: Foto efektas

Fotoelektrinis efektas apima elektronų (vadinamų fotoelektronais) išskyrimą iš paviršiaus, kai apšviečiama šviesa. Pirmą kartą jį pastebėjo Becquerel 1839 m., nors dažniausiai tai mini Heinrichas Hertzas, kuris 1887 m. paskelbė išsamią studiją šia tema. Stoletovas 1888–1890 m padarė keletą atradimų fotoelektrinio efekto srityje, įskaitant pirmąjį išorinio fotoelektrinio efekto dėsnį. Kitas svarbus fotoelektrinio efekto tyrimas buvo paskelbtas 1902 m. Lenardo. Nors Einšteinas pats neatliko fotoelektrinio efekto eksperimentų, jo 1905 m. darbas nagrinėjo efektą remiantis šviesos kvantais. Tai pelnė Einšteinui Nobelio premiją 1921 m., kai jo prognozes patvirtino Millikano eksperimentinis darbas. Tuo metu Einšteino fotoelektrinio efekto teorija buvo laikoma reikšmingesne nei jo reliatyvumo teorija.

Prieš Einšteino darbą kiekviena elektromagnetinė spinduliuotė buvo laikoma bangų rinkiniu, turinčiu savo „dažnį“ ir „bangos ilgį“. Energija, kurią banga perduoda per laiko vienetą, vadinama intensyvumu. Kitų tipų bangos, pavyzdžiui, garso bangos arba vandens bangos, turi panašius parametrus. Tačiau su fotoelektriniu efektu susijęs energijos perdavimas neatitinka šviesos bangos modelio.

Galima išmatuoti fotoelektronų, atsirandančių fotoelektriniame efekte, kinetinę energiją. Pasirodo, tai nepriklauso nuo šviesos intensyvumo, o tiesiškai priklauso nuo dažnio. Šiuo atveju šviesos intensyvumo padidėjimas lemia ne fotoelektronų kinetinės energijos padidėjimą, o jų skaičiaus padidėjimą. Jei dažnis yra per mažas, o fotoelektronų kinetinė energija yra apie nulį, tada fotoelektrinis efektas išnyksta, nepaisant didelio šviesos intensyvumo.

Remiantis Einšteino paaiškinimu, šie stebėjimai atskleidžia kvantinę šviesos prigimtį; Šviesos energija perduodama mažais „paketais“ arba kvantais, o ne kaip nuolatinė banga. Šių energijos „paketų“, kurie vėliau buvo pavadinti fotonais, dydis buvo toks pat, kaip ir Plancko „energijos elementų“. Tai paskatino šiuolaikinę Plancko fotonų energijos formulės formą:

Einšteino postulatas buvo įrodytas eksperimentiškai: proporcingumo tarp šviesos dažnio konstanta ν ir fotonų energija E pasirodė lygus Planko konstantai h.

Atominė struktūra

Pagrindinis straipsnis: Boro postulatai

Nielsas Bohras 1913 m. pristatė pirmąjį kvantinį atomo modelį, bandydamas atsikratyti klasikinio Rutherfordo atomo modelio sunkumų. Pagal klasikinę elektrodinamiką taškinis krūvis, sukdamasis aplink nejudantį centrą, turėtų skleisti elektromagnetinę energiją. Jei toks vaizdas yra teisingas elektronui, esančiam atome, kai jis sukasi aplink branduolį, tai laikui bėgant elektronas praras energiją ir nukris į branduolį. Norėdamas įveikti šį paradoksą, Bohras pasiūlė apsvarstyti, kaip ir fotonų atveju, kad į vandenilį panašaus atomo elektrono energija turėtų būti kvantuota. E n:

Kur R∞ yra eksperimentiškai nustatyta konstanta (Rydbergo konstanta abipusio ilgio vienetais), Su- šviesos greitis, n– sveikasis skaičius ( n = 1, 2, 3, …), Z– cheminio elemento eilės numeris periodinėje lentelėje, lygus vandenilio atomo vienetui. Elektronas, kuris pasiekia žemesnį energijos lygį ( n= 1), yra pagrindinės atomo būsenos ir dėl kvantinėje mechanikoje dar neapibrėžtų priežasčių nebegali sumažinti jo energijos. Šis metodas leido Bohrui pasiekti Rydbergo formulę, kuri empiriškai apibūdina vandenilio atomo emisijos spektrą, ir apskaičiuoti Rydbergo konstantos reikšmę. R∞ per kitas pagrindines konstantas.

Bohras taip pat pristatė kiekį h/2π , žinomas kaip sumažinta Planko konstanta arba ħ, kaip kampinio momento kvantas. Bohras manė, kad ħ lemia kiekvieno atomo elektrono kampinį impulsą. Tačiau tai pasirodė netikslu, nepaisant Sommerfeldo ir kitų patobulintų Bohro teorijos. Kvantinė teorija pasirodė esanti teisingesnė – Heisenbergo matricos mechanika 1925 m. ir Šriodingerio lygtis 1926 m. Tuo pačiu metu Dirako konstanta išliko pagrindiniu kampinio impulso kvantu. Jeigu J yra visas sistemos kampinis impulsas su sukimosi invariancija ir Jz yra kampinis impulsas, išmatuotas pasirinkta kryptimi, tada šie dydžiai gali turėti tik šias reikšmes:

Neapibrėžtumo principas

Plancko konstanta taip pat yra Wernerio Heisenbergo neapibrėžtumo principo išraiškoje. Jei paimsime daug dalelių toje pačioje būsenoje, tada jų padėties neapibrėžtis yra Δ x, o jų impulso neapibrėžtis (ta pačia kryptimi), Δ p, pakluskite santykiui:

kur neapibrėžtis nurodoma kaip standartinis išmatuotos vertės nuokrypis nuo jos matematinio lūkesčio. Yra ir kitų panašių fizinių dydžių porų, kurioms galioja neapibrėžtumo ryšys.

Kvantinėje mechanikoje Planko konstanta rodoma komutatoriaus išraiškoje tarp padėties operatoriaus ir impulso operatoriaus:

kur δ ij yra Kronecker simbolis.

Bremsstrahlung rentgeno spektras

Kai elektronai sąveikauja su elektrostatiniu atomų branduolių lauku, spinduliuotė atsiranda rentgeno kvantų pavidalu. Yra žinoma, kad bremsstrahlung rentgeno spindulių dažnių spektras turi tikslią viršutinę ribą, vadinamą violetine riba. Jo egzistavimas išplaukia iš elektromagnetinės spinduliuotės kvantinių savybių ir energijos tvermės dėsnio. tikrai,

kur yra šviesos greitis,

– rentgeno spinduliuotės bangos ilgis,

- elektronų krūvis,

– greitinamoji įtampa tarp rentgeno vamzdžio elektrodų.

Tada Planko konstanta bus lygi:

Fizinės konstantos, susijusios su Planko konstanta

Toliau pateiktas konstantų sąrašas yra pagrįstas 2014 m CODATA. . Maždaug 90% šių konstantų neapibrėžtumo atsiranda dėl Plancko konstantos nustatymo neapibrėžtumo, kaip matyti iš Pirsono koreliacijos koeficiento kvadrato ( r 2 > 0,99, r> 0,995). Palyginti su kitomis konstantomis, Planko konstanta yra žinoma eilės tikslumu su matavimo neapibrėžtimi 1 σ .Šis tikslumas žymiai geresnis nei universaliosios dujų konstantos.

Elektronų ramybės masė

Paprastai Rydbergo konstanta R∞ (atsižvelgiant į ilgio vienetus) nustatomas pagal masę m e ir kitos fizinės konstantos:

Rydbergo konstanta gali būti nustatyta labai tiksliai ( ) iš vandenilio atomo spektro, tuo tarpu nėra tiesioginio būdo išmatuoti elektronų masę. Todėl norint nustatyti elektrono masę, naudojama formulė:

Kur c yra šviesos greitis ir α Yra . Šviesos greitis gana tiksliai nustatomas SI vienetais, kaip ir smulkiosios struktūros konstanta ( ). Todėl elektronų masės nustatymo netikslumas priklauso tik nuo Plancko konstantos netikslumo ( r 2 > 0,999).

Avogadro konstanta

Pagrindinis straipsnis: Avogadro numeris

Avogadro numeris N A apibrėžiamas kaip vieno elektronų molio masės ir vieno elektrono masės santykis. Norėdami jį rasti, turite paimti vieno molio elektronų masę elektrono „santykinės atominės masės“ pavidalu. A r(e), matuojamas Penningo spąstai (), padaugintas iš molinės masės vieneto M u, kuris savo ruožtu apibrėžiamas kaip 0,001 kg/mol. Rezultatas yra:

Avogadro skaičiaus priklausomybė nuo Planko konstantos ( r 2 > 0,999) kartojama kitoms konstantoms, susijusioms su medžiagos kiekiu, pavyzdžiui, atominės masės vienetui. Planko konstantos vertės neapibrėžtumas riboja atominių masių ir dalelių reikšmes SI vienetais, tai yra, kilogramais. Tuo pačiu metu dalelių masės santykiai yra žinomi tiksliau.

Elementarus mokestis

Sommerfeldas iš pradžių nustatė smulkios struktūros konstantą α Taigi:

Kur e yra elementarus elektros krūvis, ε 0 – (taip pat vadinama vakuumo dielektrine konstanta), μ 0 – magnetinė konstanta arba magnetinis vakuumo pralaidumas. Paskutinės dvi konstantos turi fiksuotas vertes SI vienetų sistemoje. Reikšmė α galima nustatyti eksperimentiniu būdu, matuojant elektrono g koeficientą g e ir vėlesnis palyginimas su reikšme, gauta iš kvantinės elektrodinamikos.

Šiuo metu tiksliausia elementaraus elektros krūvio vertė gaunama iš aukščiau pateiktos formulės:

Boro magnetonas ir branduolinis magnetonas

Pagrindiniai straipsniai: Boro magnetonas , Branduolinis magnetonas

Boro magnetonas ir branduolio magnetonas yra vienetai, naudojami atitinkamai elektronų ir atomų branduolių magnetinėms savybėms apibūdinti. Boro magnetonas yra magnetinis momentas, kurio būtų galima tikėtis elektronui, jei jis elgtųsi kaip besisukanti įkrauta dalelė pagal klasikinę elektrodinamiką. Jo vertė apskaičiuojama pagal Dirako konstantą, elementarųjį elektros krūvį ir elektrono masę. Visi šie dydžiai išvedami per Planko konstantą, atsirandančią priklausomybę nuo h ½ ( r 2 > 0,995) galima rasti naudojant formulę:

Branduolinis magnetonas turi panašų apibrėžimą, tačiau protonas yra daug masyvesnis nei elektronas. Elektronų santykinės atominės masės ir protonų santykinės atominės masės santykį galima nustatyti labai tiksliai ( ). Apie ryšį tarp abiejų magnetonų galime parašyti:

Nustatymas iš eksperimentų

Metodas	Reikšmė h, 10–34 J∙s	Tikslumas apibrėžimai
Galios balansas	6,626 068 89(23)	3,4∙10 –8
Rentgeno spindulių kristalų tankis	6,626 074 5(19)	2,9∙10 –7
Josephson pastovus	6,626 067 8(27)	4,1∙10 –7
Magnetinis rezonansas	6,626 072 4(57)	8,6∙10 –7	[ 20 ]
Faradėjaus konstanta	6,626 065 7(88)	1,3∙10 –6
CODATA 20 10 priimta vertė	6,626 06 9 57 (29 )	4 , 4 ∙10 –8	[ 22 ]
Devyni naujausi Plancko konstantos matavimai yra išvardyti penkiais skirtingais metodais. Jei yra daugiau nei vienas matavimas, nurodomas svertinis vidurkis h pagal CODATA metodą.

Planko konstantą galima nustatyti pagal spinduliuojančio juodo kūno spektrą arba fotoelektronų kinetinę energiją, kaip tai buvo daroma XX amžiaus pradžioje. Tačiau šie metodai nėra patys tiksliausi. Reikšmė h pagal CODATA, remiantis trimis matavimais dydžių sandaugos galios balanso metodu K J2 R K ir vienas tarplaboratorinis silicio molinio tūrio matavimas, daugiausia galios balanso metodu iki 2007 m. JAV Nacionaliniame standartų ir technologijos institute (NIST). Kiti lentelėje nurodyti matavimai rezultatui įtakos neturėjo dėl netikslumo.

Nustatant yra tiek praktinių, tiek teorinių sunkumų h. Taigi tiksliausi kristalo galios ir rentgeno tankio balansavimo metodai savo rezultatuose visiškai nesutampa. Tai gali būti per didelio šių metodų tikslumo įvertinimo pasekmė. Teoriniai sunkumai kyla dėl to, kad visi metodai, išskyrus rentgeno spindulių kristalų tankį, yra pagrįsti Josephsono efekto ir kvantinio Holo efekto teoriniu pagrindu. Esant tam tikram šių teorijų netikslumui, taip pat bus netikslumų nustatant Planko konstantą. Šiuo atveju gauta Planko konstantos reikšmė nebegali būti naudojama kaip testas šioms teorijoms patikrinti, siekiant išvengti užburto loginio rato. Geros naujienos yra tai, kad yra nepriklausomų statistinių būdų, kaip patikrinti šias teorijas.

Josephson pastovus

Pagrindinis straipsnis: Josephsono efektas

Josephson pastovus K J sieja potencialų skirtumą U, atsirandantis dėl Josephsono efekto „Josephson contacts“, su dažniu ν mikrobangų spinduliuotė. Teorija gana griežtai vadovaujasi išraiška:

Džozefsono konstantą galima išmatuoti lyginant su potencialų skirtumu Josephsono kontaktų banke. Potencialų skirtumui išmatuoti naudojamas elektrostatinės jėgos kompensavimas gravitacijos jėga. Iš teorijos išplaukia, kad pakeitus elektros krūvį e iki jo vertės per pagrindines konstantas (žr Elementarus mokestis ), Plancko konstantos per išraiška K J:

Galios balansas

Šis metodas lygina dviejų tipų galią, iš kurių vienas matuojamas SI vienetais vatais, o kitas – įprastais elektros vienetais. Iš apibrėžimo sąlyginis vatų W 90, nurodo produkto matą K J2 R K SI vienetais, kur R K yra Klitzing konstanta, kuri atsiranda kvantiniame Holo efekte. Jei Josephsono efekto ir kvantinio Holo efekto teorinis aiškinimas yra teisingas, tada R K= h/e 2 ir matavimas K J2 R K lemia Plancko konstantos apibrėžimą:

Magnetinis rezonansas

Pagrindinis straipsnis: Giromagnetinis santykis

Giromagnetinis santykis γ yra proporcingumo koeficientas tarp dažnių ν branduolinis magnetinis rezonansas (arba elektronų paramagnetinis rezonansas elektronams) ir taikomas magnetinis laukas B: ν = γB. Nors giromagnetinį santykį sunku nustatyti dėl matavimo netikslumo B, 25 °C temperatūros vandenyje esantys protonai žinomi geresniu nei 10 –6 tikslumu. Vandens molekulių elektronai iš dalies „ekranuoja“ protonus nuo taikomo magnetinio lauko. Tas pats poveikis sukelia cheminis poslinkis branduolio magnetinėje spektroskopijoje ir yra pažymėtas pirminiu ženklu šalia giromagnetinio santykio simbolio, γ′ p. Giromagnetinis santykis yra susijęs su ekranuoto protono magnetiniu momentu μ′ p, sukimosi kvantinis skaičius S (S=1/2 protonams) ir Dirako konstanta:

Ekranuojamo protono magnetinio momento santykis μ′ p iki elektrono magnetinio momento μ e gali būti išmatuotas nepriklausomai su dideliu tikslumu, nes magnetinio lauko netikslumas turi mažai įtakos rezultatui. Reikšmė μ e, išreikšta Boro magnetonais, yra lygi pusei elektronų g koeficiento g e. Vadinasi,

Tolesnė komplikacija kyla dėl to, kad reikia išmatuoti γ′ p reikia išmatuoti elektros srovę. Ši srovė yra matuojama nepriklausomai sąlyginis amperų, ​​todėl konvertavimo koeficientas reikalingas norint konvertuoti į SI amperus. Simbolis Γ′ p-90 žymi išmatuotą giromagnetinį santykį įprastuose elektros agregatuose (šiuos įrenginius leidžiama naudoti 1990 m. pradžioje). Šį dydį galima išmatuoti dviem būdais – „silpno lauko“ metodu ir „stipraus lauko“ metodu, o perskaičiavimo koeficientas šiais atvejais skiriasi. Paprastai Plancko konstantai ir vertei matuoti naudojamas didelio lauko metodas Γ′ p-90 (labas):

Po pakeitimo gauname Plancko konstantos per išraišką Γ′ p-90 (labas):

Faradėjaus konstanta

Pagrindinis straipsnis: Faradėjaus konstanta

Faradėjaus konstanta F yra vieno molio elektronų krūvis, lygus Avogadro skaičiui N A padaugintas iš elementaraus elektros krūvio e. Jį galima nustatyti kruopščiais elektrolizės eksperimentais, išmatuojant sidabro kiekį, per tam tikrą laiką esant tam tikrai elektros srovei nuo vieno elektrodo ant kito. Praktiškai jis matuojamas įprastais elektros vienetais ir yra paskirtas F 90. Pakeičiančios vertybes N A ir e, ir pereinant nuo įprastų elektrinių vienetų prie SI vienetų, gauname Plancko konstantos ryšį:

Rentgeno spindulių kristalų tankis

Rentgeno spindulių kristalų tankio metodas yra pagrindinis Avogadro konstantos matavimo metodas N A, o per jį Plancko konstanta h. Rasti N A yra kristalo vienetinės ląstelės tūrio, išmatuoto rentgeno spindulių difrakcijos analize, ir medžiagos molinio tūrio santykis. Silicio kristalai naudojami, nes dėl puslaidininkių gamyboje sukurtos technologijos jie yra aukštos kokybės ir grynumo. Vienetinis elemento tūris apskaičiuojamas iš tarpo tarp dviejų kristalų plokštumų, pažymėtų d 220. Molinis tūris V m(Si) apskaičiuojamas pagal kristalo tankį ir panaudoto silicio atominę masę. Planko konstanta apskaičiuojama taip:

Planko konstanta SI vienetais

Pagrindinis straipsnis: Kilogramas

Kaip minėta aukščiau, Planko konstantos skaitinė reikšmė priklauso nuo naudojamų vienetų sistemos. Jo reikšmė SI vienetų sistemoje žinoma 1,2∙10 –8 tikslumu, nors nustatoma atominiais (kvantiniais) vienetais tiksliai(atominiais vienetais, pasirinkus energijos ir laiko vienetus, galima užtikrinti, kad Dirako konstanta kaip redukuota Planko konstanta būtų lygi 1). Ta pati situacija pasitaiko ir įprastuose elektros įrenginiuose, kur Plancko konstanta (parašyta h 90, priešingai nei žymėjimas SI) pateikiamas išraiška:

Kur K J–90 ir R K–90 yra tiksliai apibrėžtos konstantos. Atominius ir įprastinius elektros mazgus patogu naudoti atitinkamose srityse, nes galutinio rezultato neapibrėžtis priklauso tik nuo matavimų neapibrėžčių, nereikalaujant papildomo ir netikslaus perskaičiavimo koeficiento į SI sistemą.

Yra keletas pasiūlymų modernizuoti esamos pagrindinių SI vienetų sistemos vertes naudojant pagrindines fizines konstantas. Tai jau buvo padaryta matuokliui, kuris nustatomas pagal tam tikrą šviesos greičio vertę. Kitas galimas matavimo vienetas yra kilogramas, kurio vertė nuo 1889 m. buvo fiksuojama mažo platinos ir iridžio lydinio cilindro, laikomo po trimis stikliniais varpeliais, masė. Yra apie 80 šių masės standartų kopijų, kurios periodiškai lyginamos su tarptautiniu masės vienetu. Antrinių etalonų tikslumas laikui bėgant kinta priklausomai nuo jų naudojimo, iki dešimčių mikrogramų verčių. Tai maždaug atitinka Planko konstantos nustatymo neapibrėžtumą.

2011 m. spalio 17–21 d. įvykusioje 24-ojoje Generalinėje svorių ir matų konferencijoje vienbalsiai priimta rezoliucija, kurioje visų pirma buvo pasiūlyta ateityje persvarstant Tarptautinę vienetų sistemą (SI) SI vienetus. matavimas turėtų būti apibrėžtas iš naujo, kad Planko konstanta būtų lygi 6,62606X 10–34 J s, kur X reiškia vieną ar daugiau reikšmingų skaičių, kurie turi būti nustatyti remiantis geriausiomis CODATA rekomendacijomis. . Ta pati rezoliucija siūlė tokiu pačiu būdu nustatyti tikslias Avogadro konstantos reikšmes ir .

Planko konstanta begalinio materijos lizdo teorijoje

Skirtingai nuo atomizmo, teorijoje nėra materialių objektų - dalelių, kurių masė ar dydis yra minimalus. Vietoj to daroma prielaida, kad materija yra be galo dalijama į vis mažesnes struktūras ir tuo pačiu metu egzistuoja daugybė objektų, kurie yra žymiai didesni nei mūsų metagalaktika. Šiuo atveju medžiaga pagal masę ir dydį organizuojama į atskirus lygmenis, kuriems ji atsiranda, pasireiškia ir realizuojasi.

Kaip ir Boltzmanno konstanta bei daugybė kitų konstantų, Planko konstanta atspindi elementariųjų dalelių (pirmiausia nukleonų ir materiją sudarančių komponentų) lygiui būdingas savybes. Viena vertus, Planko konstanta susieja fotonų energiją ir jų dažnį; kita vertus, jis iki mažo skaitinio koeficiento 2π forma ħ nurodo elektrono orbitos impulso atome vienetą. Šis ryšys nėra atsitiktinis, nes išskleistas iš atomo elektronas sumažina savo orbitos kampinį impulsą, perkeldamas jį į fotoną sužadintos būsenos egzistavimo laikotarpiu. Per vieną elektronų debesies apsisukimo aplink branduolį laikotarpį fotonas gauna tokią energijos dalį, kuri atitinka elektrono perduodamą kampinio impulso dalį. Vidutinis fotono dažnis yra artimas elektrono sukimosi dažniui šalia energijos lygio, kur elektronas eina spinduliavimo metu, nes elektrono spinduliuotės galia greitai didėja artėjant prie branduolio.

Matematiškai jį galima apibūdinti taip. Sukamojo judesio lygtis yra tokia:

Kur K - jėgos momentas, L - kampinis pagreitis. Jei padauginsime šį santykį iš sukimosi kampo prieaugio ir atsižvelgsime į tai, kad pasikeičia elektronų sukimosi energija ir yra orbitos sukimosi kampinis dažnis, tada jis bus:

Šiuo santykiu energija dE gali būti interpretuojamas kaip skleidžiamo fotono energijos padidėjimas, kai jo kampinis momentas padidėja dl . Bendrai fotonų energijai E ir bendras fotono kampinis momentas, reikšmė ω turėtų būti suprantama kaip vidutinis fotono kampinis dažnis.

Be to, kad atominiai branduoliai koreliuoja spinduliuojamų fotonų ir atominių elektronų savybes per kampinį impulsą, jie taip pat turi kampinį impulsą, išreikštą ħ vienetais. Todėl galima daryti prielaidą, kad Planko konstanta apibūdina elementariųjų dalelių (nukleonų, branduolių ir elektronų, elektronų orbitinį judėjimą atome) sukamąjį judėjimą ir įkrautų dalelių sukimosi ir virpesių energijos pavertimą spinduliavimo energija. Be to, remiantis dalelių ir bangų dualizmo idėja, kvantinėje mechanikoje visoms dalelėms priskiriama lydima medžiaga de Broglie banga. Ši banga laikoma tikimybės rasti dalelę tam tikrame erdvės taške amplitudės banga. Kalbant apie fotonus, Planko ir Dirako konstantos šiuo atveju tampa kvantinės dalelės proporcingumo koeficientais, įeinančiais į dalelės impulso, energijos išraiškas. E ir už veiksmą S :

Sokolnikovas Michailas Leonidovičius,

Akhmetovas Aleksejus Lirunovičius

Sverdlovsko regioninis nevalstybinis fondas

skatinant mokslo, kultūros ir meno raidą Meno mecenatas

Rusija, Jekateriburgas

El. paštas: [apsaugotas el. paštas]

Anotacija: parodytas ryšys tarp Plancko konstantos ir Wieno dėsnio bei Keplerio trečiojo dėsnio. Buvo gauta tiksli Plancko konstantos reikšmė skystai arba kietai medžiagai, lygi

h = 4*10 -34 J*sek.

Buvo sudaryta formulė, kuri sujungia keturias fizines konstantas – šviesos greitį – c, Wien konstantą – b, Planko konstantą – h ir Boltzmanno konstantą – k.

Raktiniai žodžiai: Plancko konstanta, Wieno konstanta, Boltzmanno konstanta, trečiasis Keplerio dėsnis, kvantinė mechanika

Fondas "Mecenas"
Sokolnikovas M.L., Akhmetovas A.L.

Jekaterinburgas, Rusijos Federacija

El. paštas: [apsaugotas el. paštas]
Santrauka: Ryšys su Plancko konstanta su Wieno poslinkio dėsniu ir Keplerio trečiuoju dėsniu. Tiksli Planko konstantos reikšmė skystos arba kietos medžiagos agregacijos būsenai lygi

h = 4*10 -34 J*s.
Formulė, sujungianti keturias fizines konstantas – šviesos greitį – c,

Wieno poslinkio konstanta – in, Planko konstanta – h ir Boltzmanno konstanta – k

Raktiniai žodžiai: Planko konstanta, Wieno poslinkio konstanta, Boltzmanno konstanta, trečiasis Keplerio dėsnis, kvantinė mechanika

Pirmą kartą šią fizinę konstantą nustatė vokiečių fizikas Maxas Planckas 1899 m. Šiame straipsnyje pabandysime atsakyti į tris klausimus:

1. Kokia yra fizinė Planko konstantos reikšmė?

2. Kaip jį galima apskaičiuoti iš tikrų eksperimentinių duomenų?

3. Ar teiginys, kad energija gali būti perduodama tik tam tikromis dalimis – kvantais – yra susijęs su Planko konstanta?

Įvadas

Skaitydami šiuolaikinę mokslinę literatūrą, nevalingai atkreipiate dėmesį į tai, kaip sudėtingai ir kartais neaiškiai autoriai vaizduoja šią temą. Todėl savo straipsnyje pabandysiu paaiškinti situaciją paprasta rusų kalba, neperžengiant mokyklinių formulių lygio. Ši istorija prasidėjo XIX amžiaus antroje pusėje, kai mokslininkai pradėjo išsamiai tyrinėti kūnų šiluminio spinduliavimo procesus. Norint padidinti šių eksperimentų matavimų tikslumą, buvo naudojamos specialios kameros, kurios leido priartinti energijos sugerties koeficientą prie vieneto. Šių kamerų dizainas yra išsamiai aprašytas įvairiuose šaltiniuose ir aš tuo nesigilinsiu, tik pažymėsiu, kad jie gali būti pagaminti iš beveik bet kokios medžiagos. Paaiškėjo, kad šilumos spinduliavimas – tai elektromagnetinių bangų spinduliavimas infraraudonųjų spindulių diapazone, t.y. dažniais, šiek tiek žemiau matomo spektro. Eksperimentų metu buvo nustatyta, kad esant bet kokiai konkrečiai kūno temperatūrai, šio kūno IR spinduliuotės spektre stebimas šios spinduliuotės didžiausio intensyvumo pikas. Kylant temperatūrai, ši pikas pasislinko link trumpesnių bangų, t.y. į aukštesnių IR spinduliuotės dažnių sritį. Šio modelio grafikus taip pat galima rasti įvairiuose šaltiniuose ir aš jų nebraižysiu. Antrasis modelis jau tikrai nustebino. Paaiškėjo, kad skirtingos medžiagos toje pačioje temperatūroje turi spinduliavimo piką tuo pačiu dažniu. Situacija reikalavo teorinio paaiškinimo. Tada Planckas siūlo formulę, jungiančią energiją ir spinduliuotės dažnį:

kur E – energija, f – spinduliavimo dažnis, o h – konstanta, kuri vėliau buvo pavadinta jo vardu. Planckas taip pat apskaičiavo šio dydžio vertę, kuri, jo skaičiavimais, pasirodė lygi

h = 6,626*10 -34 J*sek.

Kiekybiškai ši formulė ne visiškai tiksliai apibūdina realius eksperimentinius duomenis, ir toliau pamatysite kodėl, tačiau teorinio situacijos paaiškinimo požiūriu ji visiškai atitinka tikrovę, kurią taip pat pamatysite vėliau.

Parengiamoji dalis

Toliau priminsime keletą fizinių dėsnių, kurie bus mūsų tolesnių samprotavimų pagrindas. Pirmoji bus kūno, atliekančio sukamąjį judesį apskritimu arba elipsiniu keliu, kinetinės energijos formulė. Tai atrodo taip:

tie. kūno masės ir kūno judėjimo orbitoje greičio kvadrato sandauga. Greitis V apskaičiuojamas naudojant paprastą formulę:

kur T yra apsisukimo periodas, o sukimosi spindulys imamas kaip R sukamajam judėjimui, o elipsinei trajektorijai – trajektorijos elipsės pusiau didžioji ašis. Vienam medžiagos atomui yra viena mums labai naudinga formulė, jungianti temperatūrą su atomo energija:

Čia t yra temperatūra Kelvinais, o k yra Boltzmanno konstanta, kuri lygi 1,3807 * 10 -23 J/K. Jei laikysime temperatūrą vienu laipsniu, tada pagal šią formulę vieno atomo energija bus lygi:

(2) E = 4140*10 -26 J

Be to, ši energija bus vienoda ir švino atomui, ir aliuminio atomui arba bet kurio kito cheminio elemento atomui. Būtent tokia yra sąvokos „temperatūra“ reikšmė. Iš (1) formulės, kuri galioja kietajai ir skystajai materijos būsenai, aišku, kad skirtingų masių atomų energijų lygybė 1 laipsnio temperatūroje pasiekiama tik pakeitus medžiagos kvadrato reikšmę. greitis, t.y. greitis, kuriuo atomas juda savo apskrita arba elipsine orbita. Todėl žinant atomo energiją viename laipsnyje ir atomo masę, išreikštą kilogramais, galime nesunkiai apskaičiuoti duoto atomo tiesinį greitį esant bet kokiai temperatūrai. Paaiškinkime, kaip tai daroma konkrečiu pavyzdžiu. Paimkime bet kurį cheminį elementą iš periodinės lentelės, pavyzdžiui, molibdeną. Tada paimkite bet kokią temperatūrą, pavyzdžiui, 1000 laipsnių Kelvino. Žinodami iš (2) formulės atomo energijos reikšmę esant 1 laipsniui, galime sužinoti atomo energiją toje temperatūroje, kurią imame, t.y. padauginkite šią reikšmę iš 1000. Pasirodo:

(3) Molibdeno atomo energija esant 1000K = 4,14*10-20 J

Dabar apskaičiuokime molibdeno atomo masę, išreikštą kilogramais. Tai atliekama naudojant periodinę lentelę. Kiekvieno cheminio elemento langelyje, šalia jo serijos numerio, nurodoma jo molinė masė. Molibdenui jis yra 95,94. Belieka šį skaičių padalyti iš Avogadro skaičiaus, lygaus 6,022 * 10 23, ir gautą rezultatą padauginti iš 10 -3, nes periodinėje lentelėje molinė masė nurodoma gramais. Pasirodo, 15,93 * 10 -26 kg. Toliau nuo formulės

mV2 = 4,14*10-20 J

apskaičiuokite greitį ir gaukite

V = 510 m/sek.

Dabar atėjo laikas pereiti prie kito parengiamosios medžiagos klausimo. Prisiminkime tokią sąvoką kaip kampinis momentas. Ši koncepcija buvo pristatyta kūnams, judantiems apskritimu. Galite naudoti paprastą pavyzdį: paimkite trumpą vamzdelį, perkiškite per jį laidą, prie laido pririškite m masės svarelį ir, viena ranka laikydami laidą, kita ranka sukite krovinį virš galvos. Krovinio judėjimo greičio reikšmę padauginę iš jo masės ir sukimosi spindulio, gauname kampinio momento reikšmę, kuri dažniausiai žymima raide L. Tai yra.

Traukdami laidą žemyn per vamzdelį, sumažinsime sukimosi spindulį. Tuo pačiu metu apkrovos sukimosi greitis padidės, o jo kinetinė energija padidės darbu, kurį atliekate traukdami laidą, kad sumažintumėte spindulį. Tačiau padauginus apkrovos masę iš naujų greičio ir spindulio verčių, gauname tą pačią vertę, kurią gavome prieš sumažindami sukimosi spindulį. Tai yra impulso išsaugojimo dėsnis. Dar XVII amžiuje Kepleris savo antruoju dėsniu įrodė, kad šio dėsnio laikomasi ir palydovams, judantiems aplink planetas elipsinėmis orbitomis. Artėjant prie planetos, palydovo greitis didėja, o tolstant nuo jos mažėja. Šiuo atveju mVR produktas lieka nepakitęs. Tas pats pasakytina apie planetas, judančias aplink Saulę. Pakeliui prisiminkime trečiąjį Keplerio dėsnį. Galite paklausti – kodėl? Tada šiame straipsnyje pamatysite tai, apie ką nėra rašoma jokiame moksliniame šaltinyje – trečiojo Keplerio planetų judėjimo mikrokosmose dėsnio formulę. O dabar apie šio paties trečiojo įstatymo esmę. Oficialioje interpretacijoje tai skamba gana puošniai: „planetų apsisukimų aplink Saulę periodų kvadratai yra proporcingi jų elipsinių orbitų pusiau pagrindinių ašių kubeliams“. Kiekviena planeta turi du asmeninius parametrus – atstumą iki Saulės ir laiką, per kurį ji padaro vieną pilną apsisukimą aplink Saulę, t.y. cirkuliacijos laikotarpis. Taigi, jei atstumas yra kubu, o gautas rezultatas yra padalintas iš periodo kvadratu, gausite tam tikrą reikšmę, pažymėkime ją raide C. O jei atliksite minėtus matematinius veiksmus su bet kurių kitų parametrais. planeta, gausite tą patį dydį – C. Kiek vėliau, remdamasis trečiuoju Keplerio dėsniu, Niutonas išvedė Visuotinės gravitacijos dėsnį, o dar po 100 metų Cavendish apskaičiavo tikrąją gravitacinės konstantos reikšmę – G. Ir tik po to kad paaiškėjo tikroji šios konstantos – C reikšmė. Paaiškėjo, kad tai yra užšifruota Saulės masės reikšmė, išreikšta ilgio vienetais, padalijus iš laiko kvadratu. Paprasčiau tariant, žinodami planetos atstumą iki Saulės ir jos apsisukimo laikotarpį, galite apskaičiuoti Saulės masę. Praleisdamas paprastas matematines transformacijas, informuosiu, kad perskaičiavimo koeficientas yra lygus

Todėl galioja formulė, kurios analogą sutiksime vėliau:

(4) 4π 2 R 3 /T 2 G = M saulė (kg)

Pagrindinė dalis

Dabar galite pereiti prie pagrindinio dalyko. Pažvelkime į Planko konstantos matmenis. Iš žinynų matome, kad Plancko konstantos reikšmė

h = 6,626*10 -34 J*sek.

Tiems, kurie pamiršo fiziką, priminsiu, kad ši dimensija yra lygiavertė dimensijai

kg*metras 2 /sek.

Tai yra kampinio momento matmuo

Dabar paimkime atominės energijos formulę

ir Plancko formulė

Vienam bet kurios medžiagos atomui tam tikroje temperatūroje šių energijų vertės turi sutapti. Atsižvelgiant į tai, kad dažnis yra atvirkštinis spinduliavimo periodui, t.y.

ir greitis

kur R yra atomo sukimosi spindulys, galime parašyti:

m4π 2 R 2 /T 2 = h/T.

Iš čia matome, kad Planko konstanta nėra kampinis momentas gryna forma, bet skiriasi nuo jo 2π koeficientu. Taigi mes nustatėme tikrąją jos esmę. Belieka tai apskaičiuoti. Prieš pradėdami patys skaičiuoti, pažiūrėkime, kaip tai daro kiti. Žvelgdami į laboratorinius darbus šia tema, pamatysime, kad daugeliu atvejų Planko konstanta skaičiuojama iš fotoelektrinio efekto formulių. Tačiau fotoelektrinio efekto dėsniai buvo atrasti daug vėliau, nei Planckas išvedė savo konstantą. Todėl ieškokime kito įstatymo. Jis yra. Tai yra Vieno dėsnis, atrastas 1893 m. Šio įstatymo esmė paprasta. Kaip jau minėjome, esant tam tikrai temperatūrai, šildomas kūnas turi didžiausią IR spinduliuotės intensyvumą tam tikru dažniu. Taigi, jei temperatūros reikšmę padauginsite iš IR spinduliuotės bangos, atitinkančios šią smailę, gausite tam tikrą vertę. Jei imsime skirtingą kūno temperatūrą, tada spinduliuotės pikas atitiks skirtingą bangos ilgį. Bet čia, padauginus šiuos kiekius, bus gautas toks pat rezultatas. Wienas apskaičiavo šią konstantą ir išreiškė savo dėsnį kaip formulę:

(5) λt = 2,898 * 10 -3 m * K laipsnis

Čia λ yra IR spinduliuotės bangos ilgis metrais, o t yra temperatūros vertė Kelvino laipsniais. Šį dėsnį savo reikšme galima prilyginti Keplerio dėsniams. Dabar, žiūrėdami į šildomą kūną per spektroskopą ir nustatydami bangos ilgį, kuriame stebimas spinduliuotės pikas, galite naudoti Wieno dėsnio formulę, kad nuotoliniu būdu nustatytumėte kūno temperatūrą. Šiuo principu veikia visi pirometrai ir termovizoriai. Nors tai nėra taip paprasta. Emisijos pikas rodo, kad dauguma atomų įkaitintame kūne skleidžia būtent tokio bangos ilgio, t.y. turi būtent tokią temperatūrą. Ir spinduliuotė į dešinę ir į kairę nuo smailės rodo, kad kūne yra ir „perkaitintų“, ir „perkaitintų“ atomų. Realiomis sąlygomis yra net keli spinduliuotės „kuprotai“. Todėl šiuolaikiniai pirometrai matuoja spinduliavimo intensyvumą keliuose spektro taškuose, o vėliau rezultatai integruojami, o tai leidžia gauti tiksliausius rezultatus. Bet grįžkime prie mūsų klausimų. Viena vertus, žinant, kad iš (1) formulės temperatūra atitinka atomo kinetinę energiją per pastovų koeficientą 3k, kita vertus, temperatūros ir bangos ilgio sandauga pagal Wieno dėsnį taip pat yra konstanta, skaidanti greičio kvadratą atomo kinetinės energijos formulėje į veiksnius, galime parašyti:

m4π 2 R 2 λ/T 2 = konstanta.

Kairėje lygties pusėje m yra konstanta, o tai reiškia, kad visa kita yra kairėje pusėje

4π 2 R 2 λ/T 2 – pastovus.

Dabar palyginkite šią išraišką su Keplerio trečiojo dėsnio formule (4). Čia, žinoma, nekalbame apie gravitacinį Saulės krūvį, tačiau ši išraiška užkoduoja tam tikro krūvio reikšmę, kurio esmė ir savybės labai įdomios. Tačiau ši tema verta atskiro straipsnio, todėl tęsime savo. Apskaičiuokime Planko konstantos reikšmę naudodami molibdeno atomo pavyzdį, kurį jau paėmėme kaip pavyzdį. Kaip jau nustatėme, Plancko konstantos formulė

Anksčiau mes jau apskaičiavome molibdeno atomo masę ir jo judėjimo trajektorija greitį. Viskas, ką turime padaryti, tai apskaičiuoti sukimosi spindulį. Kaip tai padaryti? Čia mums padės Vieno įstatymas. Žinodami molibdeno temperatūros reikšmę = 1000 laipsnių, galime lengvai apskaičiuoti bangos ilgį λ, kuris bus gautas naudojant (5) formulę.

λ = 2,898*10 -6 m.

Žinodami, kad infraraudonosios bangos erdvėje sklinda šviesos greičiu – c, naudojame paprastą formulę

Apskaičiuokime molibdeno atomo emisijos dažnį 1000 laipsnių temperatūroje. Ir šis laikotarpis paaiškės

T = 0,00966 *10 -12 sek.

Tačiau būtent tokį dažnį generuoja molibdeno atomas judėdamas savo sukimosi orbita. Anksčiau jau skaičiavome šio judėjimo greitį V = 510 m/sek, o dabar žinome ir sukimosi dažnį T. Lieka tik iš paprastos formulės

apskaičiuokite sukimosi spindulį R. Pasirodo

R = 0,7845*10 -12 m.

O dabar belieka apskaičiuoti Planko konstantos reikšmę, t.y. Padauginkite vertes

atominė masė (15,93*10-26 kg),

greitis (510 m/sek.),

sukimosi spindulys (0,7845*10 -12 m)

ir dvigubai didesnė už pi reikšmę. Mes gauname

4*10 -34 j*sek.

Sustabdyti! Bet kurioje žinyne rasite prasmę

6,626*10–34 j*sek.

Kas teisus? Naudodami nurodytą metodą, galite patys apskaičiuoti bet kokių cheminių elementų atomų Plancko konstantos reikšmę bet kokia temperatūra, neviršijanti garavimo temperatūros. Visais atvejais gauta vertė yra tiksli

4*10–34 j*sek.,

6,626*10–34 j*sek.

Bet. Į šį klausimą geriausia atsakyti pačiam Planckui. Įeikime į jo formulę

Pakeiskime savo vertę jos konstanta, o spinduliavimo dažnį 1000 laipsnių kampu apskaičiavome pagal Wieno dėsnį, kuris buvo patikrintas šimtus kartų ir atlaikė visus eksperimentinius bandymus. Atsižvelgiant į tai, kad dažnis yra laikotarpio grįžtamasis koeficientas, t.y.

Apskaičiuokime molibdeno atomo energiją 1000 laipsnių kampu. Mes gauname

4*10-34 /0,00966*10-12 = 4,14*10-20 J.

Dabar palyginkime gautą rezultatą su kitu, gautu naudojant nepriklausomą formulę, kurios patikimumas nekelia abejonių (3). Šie rezultatai yra nuoseklūs, o tai yra geriausias įrodymas. Ir mes atsakysime į paskutinį klausimą – ar Plancko formulėje yra nepaneigiamų įrodymų, kad energiją perduoda tik kvantai? Kartais skaitote tokį paaiškinimą rimtuose šaltiniuose - matote, kad 1 Hz dažniu mes turime tam tikrą energijos vertę, o 2 Hz dažniu tai bus Plancko konstantos kartotinis. Tai yra kvantinis. Ponai! Dažnio reikšmė gali būti 0,15 Hz, 2,25 Hz arba bet kuri kita. Dažnis yra atvirkštinė bangos ilgio funkcija, o elektromagnetinė spinduliuotė yra susijusi su šviesos greičio funkcija, pvz.

Šios funkcijos grafikas neleidžia kvantuoti. O dabar apie kvantus apskritai. Fizikoje egzistuoja dėsniai, išreikšti formulėmis, kuriose yra nedalomi sveikieji skaičiai. Pavyzdžiui, elektrocheminis ekvivalentas apskaičiuojamas naudojant formulę atomo masė/k, kur k yra sveikas skaičius, lygus cheminio elemento valentiškumui. Skaičiuojant bendrą sistemos talpą lygiagrečiai jungiant kondensatorius yra ir sveikieji skaičiai. Tas pats ir su energija. Paprasčiausias pavyzdys yra medžiagos perėjimas į dujinę būseną, kur kvantas aiškiai yra skaičiaus 2 pavidalu. Įdomios ir Balmerio serijos bei kai kurie kiti ryšiai. Bet tai neturi nieko bendra su Plancko formule. Beje, tos pačios nuomonės buvo ir pats Planckas.

Išvada

Jei Wieno dėsnio atradimą galima palyginti su Keplerio dėsniais, tai Plancko atradimą galima palyginti su Visuotinės gravitacijos dėsnio atradimu. Beveidę Wien konstantą jis pavertė konstanta, turinčia ir dimensiją, ir fizinę reikšmę. Įrodžius, kad skystoje ar kietoje materijos būsenoje kampinis impulsas išsaugomas bet kokio elemento atomams esant bet kokiai temperatūrai, Planckas padarė puikų atradimą, leidusį naujai pažvelgti į mus supantį fizinį pasaulį. Baigdamas pateiksiu įdomią formulę, gautą iš to, kas išdėstyta aukščiau ir sujungusi keturias fizines konstantas – šviesos greitį – c, Wien konstantą – b, Planko konstantą – h ir Boltzmanno konstantą – k.

Laboratorinis darbas Nr.

SPEKTRAS TYRIMAS IR PLANO KONSTANTOS NUSTATYMAS

Darbo tikslas: eksperimentinis Planko konstantos nustatymas naudojant emisijos ir sugerties spektrus.

Prietaisai ir priedai: spektroskopas, kaitrinė lempa, gyvsidabrio lempa, kiuvetė su chromo smaile.

TEORINIS ĮVADAS

Atomas yra mažiausia cheminio elemento dalelė, kuri lemia pagrindines jo savybes. Planetinis atomo modelis buvo pagrįstas E. Rutherfordo eksperimentais. Atomo centre yra teigiamai įkrautas branduolys su krūviu Z∙e (Z– protonų skaičius branduolyje, t.y. cheminio elemento serijos numeris Mendelejevo periodinėje sistemoje; e– protono krūvis lygus elektrono krūviui). Elektronai juda aplink branduolį elektriniame branduolio lauke.

Tokios atominės sistemos stabilumą pagrindžia Boro postulatai.

Pirmasis Boro postulatas(stacionarios būsenos postulatas): stabilioje atomo būsenoje elektronai juda tam tikromis stacionariomis orbitomis nespinduliuodami elektromagnetinės energijos; stacionarios elektronų orbitos nustatomos pagal kvantavimo taisyklę:

. (2)

Elektroną, judantį orbita aplink branduolį, veikia Kulono jėga:

. (3)

Dėl vandenilio atomo Z=1. Tada

. (4)

Išspręsdami (2) ir (4) lygtis kartu, galime nustatyti:

a) orbitos spindulys

; (5)

b) elektronų greitis

; (6)

c) elektronų energija

. (7)

Energijos lygis– tam tikroje nejudančioje būsenoje esančio atomo elektrono turima energija.

Vandenilio atomas turi vieną elektroną. Atomo būsena su n=1 vadinama pagrindine būsena. Pagrindinės būsenos energija

Pradinėje būsenoje atomas gali tik sugerti energiją.

Kvantinių perėjimų metu atomai (molekulės) šokinėja iš vienos stacionarios būsenos į kitą, tai yra iš vieno energijos lygio į kitą. Atomų (molekulių) būsenos pokytis yra susijęs su elektronų energijos perėjimais iš vienos stacionarios orbitos į kitą. Tokiu atveju skleidžiamos arba sugeriamos įvairaus dažnio elektromagnetinės bangos.

Antrasis Boro postulatas(dažnio taisyklė): kai elektronas juda iš vienos stacionarios orbitos į kitą, vienas fotonas su energija išspinduliuojamas arba sugeriamas

, (8)

lygus atitinkamų stacionarių būsenų energijos skirtumui ( Ir - atitinkamai nejudančių atomo būsenų energija prieš ir po spinduliavimo ar sugerties).

Energija išspinduliuojama arba sugeriama atskiromis porcijomis – kvantais (fotonais), o kiekvieno kvanto (fotono) energija susieta su dažniu. ν skleidžiamų bangų santykis

, (9)

Kur h– Planko konstanta. Plancko konstanta– viena svarbiausių atominės fizikos konstantų, skaitine prasme lygi vieno spinduliavimo kvanto energijai, kai spinduliavimo dažnis 1 Hz.

Atsižvelgiant į tai, (8) lygtis gali būti parašyta kaip

. (10)

Visų dažnių elektromagnetinių bangų visuma, kurią duotas atomas (molekulė) skleidžia ir sugeria, yra tam tikros medžiagos emisijos arba sugerties spektras. Kadangi kiekvienos medžiagos atomas turi savo vidinę struktūrą, todėl kiekvienas atomas turi individualų, unikalų spektrą. Tai yra spektrinės analizės pagrindas, kurį 1859 m. atrado Kirchhoffas ir Bunsenas.

Emisijos spektrų charakteristikos

Medžiagų spinduliuotės spektrinė sudėtis yra labai įvairi. Tačiau nepaisant to, visus spektrus galima suskirstyti į tris tipus.

Nuolatiniai spektrai. Ištisinis spektras rodo visų bangų ilgį. Tokiame spektre nėra pertraukų, jis susideda iš skirtingų spalvų sekcijų, kurios transformuojasi viena į kitą.

Nepertraukiamus (arba nenutrūkstamus) spektrus sukuria kietos arba skystos būsenos kūnai (kaitinamoji lempa, išlydytas plienas ir kt.), taip pat labai suslėgtos dujos. Norint gauti nenutrūkstamą spektrą, kūnas turi būti įkaitintas iki aukštos temperatūros.

Nepertraukiamą spektrą taip pat sukuria aukštos temperatūros plazma. Plazma daugiausia skleidžia elektromagnetines bangas, kai elektronai susiduria su jonais.

Linijų spektrai. Linijinės emisijos spektrai susideda iš atskirų spektro linijų, atskirtų tamsiomis erdvėmis.

Linijiniai spektrai pateikia visas medžiagas, esančias dujinėje atominėje būsenoje. Šiuo atveju šviesą skleidžia atomai, kurie tarpusavyje praktiškai nesąveikauja. Linijinio spektro buvimas reiškia, kad medžiaga skleidžia šviesą tik tam tikru bangos ilgiu (tiksliau, tam tikrais labai siaurais spektro intervalais).

Dryžuoti spektrai. Juostinės emisijos spektrai susideda iš atskirų linijų grupių, išdėstytų taip arti, kad susilieja į juostas. Taigi dryžuotas spektras susideda iš atskirų juostų, atskirtų tamsiomis erdvėmis.

Skirtingai nuo linijinių spektrų, dryžuotus spektrus sukuria ne atomai, o tarpusavyje nesusietos arba silpnai susietos molekulės.

Atominiams ir molekuliniams spektrams stebėti naudojamas medžiagos garų švytėjimas liepsnoje arba dujų išlydžio švytėjimas vamzdyje, užpildytame tiriamomis dujomis.

Absorbcijos spektrų charakteristikos.

Absorbcijos spektrą galima stebėti, jei spinduliuotės, sklindančios iš šaltinio, duodančio nuolatinį emisijos spektrą, kelyje dedama medžiaga, sugerianti tam tikrus skirtingo bangos ilgio spindulius.

Tokiu atveju spektroskopo matymo lauke bus matomos tamsios linijos ar juostelės tose ištisinio spektro vietose, kurios atitinka sugertį. Absorbcijos pobūdį lemia sugeriančios medžiagos pobūdis ir struktūra. Dujos sugeria šviesą būtent tokiu bangos ilgiu, kurį skleidžia labai įkaitusios. 1 paveiksle pavaizduoti vandenilio emisijos ir sugerties spektrai.

Absorbcijos spektrai, kaip ir emisijos spektrai, skirstomi į ištisinį, linijinį ir dryžuotą.

Nuolatiniai spektrai absorbcija stebima, kai medžiaga absorbuojama kondensuotoje būsenoje.

Linijų spektrai sugertis stebima, kai tarp ištisinio spektro spinduliuotės šaltinio ir spektroskopo yra dujinės būsenos sugerianti medžiaga (atominės dujos).

Dryžuotas– absorbuojant iš molekulių (tirpų) susidedančių medžiagų.

TYRIMO METODIKOS PAGRINDIMAS

Norint gauti dryžuotą absorbcijos spektrą, naudojamas vandeninis chromo tirpalas, tai yra kalio dichromas (
).

Remiantis kvantine teorija, atomai, jonai ir molekulės ne tik skleidžia energiją kvantais, bet ir sugeria energiją kvantuose. Tam tikros medžiagos emisijos ir sugerties kvanto energija (tam tikru dažniu ) yra tas pats. Šviesos įtakoje vyksta cheminis molekulių skilimas, kurį gali sukelti tik šviesos kvantas su energija
, pakankamas (arba didesnis) skaidymui.

Apsvarstykite vandeninį kalio dihidroksido tirpalą
. Vandenyje jo molekulės disocijuoja į jonus taip:

Reakcijos metu tirpale atsiranda jonų
. Jei šis tirpalas apšviečiamas balta (achromatine) šviesa, veikiami šviesos kvantų, kuriuos sugeria chromo smailė, jonai suirs.
. Tokiu atveju kiekvienas jonas „užfiksuos“ („sugers“) vieną švitinančios spinduliuotės kvantą su energija
. Dėl to spektras turės sugerties juostą, kurios pradžia atitinka dažnį . Skilimo reakcija parašyta taip:

.

Šios reakcijos energija vienam kilomoliui chromo žinoma iš eksperimentų ( E=2,228·10 8 J/kmol).

Pagal Avogadro dėsnį, kiekviename medžiagos kilomole yra toks pat atomų skaičius, lygus Avogadro skaičiui N A=6,02 10 26 kmol -1, todėl vienam jonui skilti reikia energijos

. (11)

Vadinasi, sugertos šviesos kvanto energija turi būti didesnė arba lygi energijai, reikalinga vienam jonui padalyti
, tai yra
. Naudojant lygybę

(12)

nustatyti žemiausią joną skaidančio kvanto dažnį:

, (13)

Kur - žemiausias dažnis spektrinės sugerties juostoje (juostos kraštas iš raudonos šviesos pusės).

Naudojant ryšį tarp dažnio ir bangos ilgis , išraiška (13) rašoma taip:

, (14)

čia c – šviesos greitis vakuume (c=3·10 8 m/s).

Iš lygybės (14) nustatome Planko konstantą

. (15)

EKSPERIMENTINIAI TYRIMAI

Bangos ilgio nustatymas kraštinė linija (dešinė) absorbcijos juostoje, stebint chromo smailės spektrą, atliekama tokia seka:

Kalibruokite spektroskopą naudodami spinduliuotės spektrą, tada surinkite ir užpildykite 1 lentelę, kad sukurtumėte kalibravimo kreivę.

1 lentelė

Spektro arba linijos spalva	Bangos ilgis, nm	Spektro atkarpų arba linijų ribų padėtis pagal spektroskopą n, padalijimas
Dėl nuolatinio spektro
Oranžinė
Šviesiai žalia
Violetinė
Gyvsidabrio garų linijiniam spektrui
Tamsiai raudona (vidutinio ryškumo)
Raudona (vidutinio ryškumo)
Geltona 1 (ryški)
Geltona 2 (ryški)
Žalia (labai ryški)
Violetinė 1 (labai ryški)
Violetinė 2 (silpna)
Violetinė 3 (vidutinio ryškumo)

Spektroskopo kalibravimas

Spektroskopas kalibruojamas tokia seka:

Prieš spektroskopo plyšį įrengiamas šviesos šaltinis, kurio spektras yra linijinis (gyvsidabrio lempa, helio vamzdis ir kt.) arba ištisinis (kaitinamoji lempa). Naudodamiesi 1 lentele, pažymėkite, kokį skaičių n spektroskopo padalos atitinka tam tikrą eilutę (tai daroma visoms matomoms linijoms), tai yra, kiekvienos eilutės vertės gaunamos n ir nubrėžkite juos išilgai x ašies. Tuo pačiu metu kiekvienos eilutės bangos ilgio reikšmės yra paimtos iš lentelės ir pažymėtos išilgai ordinačių ašies . Gauti taškai atitinkamų abscisių ir ordinačių sankirtoje yra sujungti lygia kreive;

Ant didelio milimetrinio popieriaus lapo bangos ilgio reikšmės brėžiamos išilgai ordinačių ašies. ištisinio arba linijinio spektro matomos dalies diapazone (400–750 nm), laikantis skalės, ir išilgai abscisių ašies – reikšmės n bendras spektrometro būgno padalų skaičius, apimantis visą ištisinių arba linijinių spektrų diapazoną (400-750 nm), atsižvelgiant į tai, kad vienas būgno apsisukimas (mikrometrinis sraigtas) atitinka n=50, tai yra, penkiasdešimt padalų.

3. Prieš spektroskopo (spektrometro) plyšį pastatykite kiuvetę su chromo smaile ir šio spektrometro vertikalų siūlą nukreipkite į sugerties juostos (tamsiosios juostos) kraštą. Šioje padėtyje spektrometre užrašomas padalijimo skaičius ir, naudojant kalibravimo kreivę, nustatomas bangos ilgis, atitinkantis sugerties juostos kraštą. Eksperimentas atliekamas keturis ar penkis kartus, norint gauti vidutinę Planko konstantos vertę
, taip pat matavimo paklaidoms apskaičiuoti.

4. Apskaičiuokite Planko konstantą kiekvienam matavimui pagal (15) formulę.

5. Nustatykite kiekvieno matavimo absoliučią paklaidą, vidutinę absoliučios paklaidos reikšmę ir santykinę paklaidą:

; (16)

; (17)

. (18)

6. Matavimų ir skaičiavimų rezultatus užrašykite į 2 lentelę.

7. Įrašykite matavimo rezultatą į formą:

8. Patikrinkite, ar Plancko konstantos lentelės reikšmė priklauso gautam intervalui (19).

2 lentelė

	n, padalijimas	, nm	, J s	, J s	, J s	, J s	, %

Kontroliniai klausimai

Apibūdinkite atomo planetinį modelį.

Pirmasis State Bohro postulatas. Kokia yra elektronų orbitos kvantavimo taisyklė?

Kokias reikšmes gali turėti elektrono orbitos spindulys, greitis ir energija atome?

Kas yra energijos lygis?

Suformuluokite antrąjį Bohro postulatą.

Kokia yra fotono energija?

Kokia yra fizinė Plancko konstantos reikšmė? Kam jis lygus?

Apibūdinkite emisijos spektrus. Į kokias rūšis jie skirstomi? Ko reikia norint stebėti emisijos spektrus?

Apibūdinkite sugerties spektrus. Į kokias rūšis jie skirstomi? Ko reikia norint stebėti sugerties spektrus?

Apibūdinkite spektroskopo veikimo principą ir sandarą.

Kas yra spektroskopo kalibravimas? Kokie spektrai buvo naudojami kalibravimui? Kaip nustatyti bangos ilgį, atitinkantį sugerties juostos kraštą, naudojant spektroskopo kalibravimo kreivę?

Aprašykite darbo atlikimo tvarką.

BIBLIOGRAFINIS SĄRAŠAS

Agapovas B.T., Maksyutinas G.V., Ostroverkhovas P.I. Laboratorinis fizikos seminaras. – M.: Aukštoji mokykla, 1982 m.

Korsunsky M.I. Optika, atomo sandara, atomo branduolys. – M.: Fizmatgiz, 1962 m.

Fizinės dirbtuvės/Red. I.V. Iveronova. – M.: Fizmatgiz, 1962 m.

· Mišri būsena · Matavimas · Neapibrėžtis · Pauli principas · Dualizmas · Dekoherence · Erenfesto teorema · Tunelio efektas

Eksperimentai
Davisson-Germer eksperimentas · Poperio eksperimentas · Sterno-Gerlacho eksperimentas · Young eksperimentas · Bello nelygybių testas · Fotoelektrinis efektas · Komptono efektas

Formulės
Schrödingerio atvaizdas · Heisenbergo vaizdavimas · Sąveikos vaizdavimas · Matricos kvantinė mechanika · Kelio integralai · Feynman diagramos

Lygtys
Schrödingerio lygtis · Pauli lygtis · Kleino-Gordono lygtis · Dirako lygtis · Švingerio ir Tomonagos lygtis · Von Neumanno lygtis · Blocho lygtis · Lindblado lygtis · Heisenbergo lygtis

Interpretacijos
Kopenhaga · Paslėptų parametrų teorija · Daugelio pasaulių · De Broglie-Bohm teorija

Teorijos plėtra
Kvantinė lauko teorija · Kvantinė elektrodinamika · Glashow-Weinberg-Salam teorija · Kvantinė chromodinamika · Standartinis modelis · Kvantinė gravitacija

Įžymūs mokslininkai
Plankas · Einšteinas · Schrödingeris · Heisenbergas · Jordanas · Bohras · Paulis · Diracas · Fokas · Gimė · de Broglie · Landau · Feynmanas · Bohmas · Everetas

Taip pat žiūrėkite: Portalas: Fizika

Fizinė prasmė

Kvantinėje mechanikoje impulsas turi fizikinę bangos vektoriaus reikšmę, energija – dažnį, o veiksmas – bangos fazę, tačiau tradiciškai (istoriškai) mechaniniai dydžiai matuojami kitais vienetais (kg m/s, J, J s), nei atitinkamas. banginiai (m −1, s −1, bedimensiniai faziniai vienetai). Plancko konstanta atlieka konversijos koeficiento (visada tą patį), jungiančio šias dvi vienetų sistemas – kvantinę ir tradicinę – vaidmenį:

$\backslash mathbf\; p\; =\; \backslash hbar\; \backslash mathbf\; k$(pulsas) $(|\backslash mathbf\; p|=\; 2\; \backslash pi\; \backslash hbar\; /\; \backslash lambda)$ $E\; =\; \backslash hbar\backslash omega$(energija) $S\; =\; \backslash hbar\backslash phi$(veiksmas)

Jei fizikinių vienetų sistema būtų suformuota po kvantinės mechanikos atsiradimo ir būtų pritaikyta supaprastinti pagrindines teorines formules, Plancko konstanta tikriausiai būtų tiesiog prilyginta vienetui arba, bet kuriuo atveju, apvalesniam skaičiui. Teorinėje fizikoje vienetų sistema su $\backslash hbar\; =\; 1$, jame

$\backslash mathbf\; p\; =\; \backslash mathbf\; k$ $(|\backslash mathbf\; p|=\; 2\; \backslash pi\; /\; \backslash lambda)$ $E\; =\; \backslash omega$ $S\; =\; \backslash phi$ $(\backslash hbar\; =\; 1)$.

Planko konstanta taip pat turi paprastą vertinamąjį vaidmenį ribojant klasikinės ir kvantinės fizikos taikymo sritis: palyginti su nagrinėjamai sistemai būdingo veikimo ar kampinio momento dydžiu arba būdingo impulso sandauga pagal būdingą dydį, arba būdinga energija pagal būdingą laiką, tai parodo, kaip klasikinė mechanika taikoma šiai fizinei sistemai. Būtent, jei $S$- sistemos veikimas ir $M$ yra jo kampinis momentas, tada ties $\backslash frac(S)(\backslash hbar)\backslash gg1$ arba $\backslash frac(M)(\backslash hbar)\backslash gg1$ Sistemos elgseną labai tiksliai apibūdina klasikinė mechanika. Šie įverčiai yra gana tiesiogiai susiję su Heisenbergo neapibrėžtumo santykiais.

Atradimų istorija

Plancko šiluminės spinduliuotės formulė

Plancko formulė yra juodo kūno spinduliuotės spektrinės galios tankio išraiška, kurią Maxas Planckas gavo pusiausvyros spinduliuotės tankiui. $u\; (\backslash omega,\; T)$. Plancko formulė buvo gauta po to, kai paaiškėjo, kad Rayleigh-Jeans formulė patenkinamai apibūdina spinduliuotę tik ilgųjų bangų srityje. 1900 m. Planckas pasiūlė formulę su konstanta (vėliau vadinama Planko konstanta), kuri gerai sutapo su eksperimentiniais duomenimis. Tuo pačiu metu Planckas manė, kad ši formulė tėra sėkmingas matematinis triukas, tačiau neturi jokios fizinės reikšmės. Tai yra, Planckas nemanė, kad elektromagnetinė spinduliuotė skleidžiama atskirų energijos dalių (kvantų) pavidalu, kurių dydis yra susijęs su cikliniu spinduliuotės dažniu pagal išraišką:

$\backslash varepsilon\; =\; \backslash hbar\; \backslash omega.$

Proporcingumo koeficientas $\backslash hbar$ vėliau pavadintas Plancko konstanta, $\backslash hbar$= 1,054 · 10 -34 J · s.

Foto efektas

Fotoelektrinis efektas – tai medžiagos elektronų emisija veikiant šviesai (ir apskritai bet kokiai elektromagnetinei spinduliuotei). Kondensuotose medžiagose (kietose ir skystose) atsiranda išorinis ir vidinis fotoelektrinis efektas.

Tada tas pats fotoelementas tam tikru dažniu apšvitinamas monochromatine šviesa $\backslash nu\_2$ ir lygiai taip pat su įtampa užrakina $U\_2:$

$h\backslash nu\_2=A+eU\_2.$

Iš pirmojo atėmę antrąjį posakį pagal terminą, gauname

$h(\backslash nu\_1-\backslash nu\_2)=e(U\_1-U\_2),$

iš kur seka

$h=\backslash frac\; (e(U\_1-U\_2))((\backslash nu\_1-\backslash nu\_2)).$

Rentgeno spindulių spinduliavimo spektro analizė

Šis metodas laikomas tiksliausiu iš esamų. Jis naudojasi tuo, kad bremsstrahlung rentgeno spindulių dažnių spektras turi tikslią viršutinę ribą, vadinamą violetine riba. Jo egzistavimas išplaukia iš elektromagnetinės spinduliuotės kvantinių savybių ir energijos tvermės dėsnio. tikrai,

$h\backslash frac(c)(\backslash lambda)=eU,$

Kur $c$- šviesos greitis,

$\backslash lambda$- rentgeno bangos ilgis, $e$- elektronų krūvis, $U$- greitinamoji įtampa tarp rentgeno vamzdžio elektrodų.

Tada Planko konstanta yra

$h=\backslash frac((\backslash lambda)(Ue))(c).$

Parašykite apžvalgą apie straipsnį "Planko konstanta"

Pastabos

Literatūra

• Johnas D. Barrowas. Gamtos konstantos; Nuo alfa iki omega – skaičiai, užkoduojantys giliausias Visatos paslaptis. - Panteono knygos, 2002. - ISBN 0-37-542221-8.
• Steineris R.// Ataskaitos apie fizikos pažangą. - 2013. - T. 76. - P. 016101.

Nuorodos

Pagrindinis Dariniai Naudojamas

Ištrauka, apibūdinanti Plancko konstantą

„Tai mano puodelis“, - sakė jis. - Tik įkišk pirštą, aš viską išgersiu.
Kai samovaras buvo girtas, Rostovas paėmė kortas ir pasiūlė žaisti karalių su Marya Genrikhovna. Jie metė burtus, kad nuspręstų, kas bus Marijos Genrikhovnos partija. Žaidimo taisyklės, pagal Rostovo pasiūlymą, buvo tokios, kad tas, kuris bus karalius, turės teisę pabučiuoti Marijos Genrikovnos ranką, o tas, kuris liks niekšas, eis ir padės gydytojui naują samovarą. pabudo.
- Na, o jei Marija Genrikhovna taps karaliumi? – paklausė Iljinas.
- Ji jau karalienė! Ir jos įsakymai yra įstatymai.
Žaidimas buvo ką tik prasidėjęs, kai iš Marijos Genrikhovnos nugaros staiga pakilo sutrikusi gydytojo galva. Jis ilgai nemiegojo ir klausėsi, kas kalbama, ir, matyt, visame, kas buvo sakoma ir daroma, nerado nieko linksmo, juokingo ar linksmo. Jo veidas buvo liūdnas ir nusivylęs. Jis su pareigūnais nepasisveikino, apsidraskė ir paprašė leidimo išvykti, nes jam buvo užtvertas kelias. Vos jam išėjus, visi pareigūnai pratrūko garsiai juoktis, o Marya Genrikhovna paraudo iki ašarų ir taip tapo dar patrauklesnė visų pareigūnų akyse. Grįžęs iš kiemo gydytojas žmonai (kuri nustojo taip linksmai šypsotis ir žiūrėjo į jį, baimingai laukdama nuosprendžio) pasakė, kad lietus praėjo ir ji turi eiti nakvoti palapinėje, kitaip viskas bus. pavogtas.
- Taip, aš atsiųsiu pasiuntinį... du! - sakė Rostovas. - Nagi, daktare.
– Aš pats žiūrėsiu į laikrodį! - pasakė Iljinas.
„Ne, ponai, jūs gerai miegojote, bet aš nemiegojau dvi naktis“, – pasakė gydytojas ir niūriai atsisėdo šalia žmonos, laukdamas žaidimo pabaigos.
Žvelgdami į niūrų gydytojo veidą, kreivai žvelgdami į žmoną, pareigūnai tapo dar linksmesni, o daugelis negalėjo susilaikyti juoko, o tam paskubomis bandė ieškoti įtikinamų pasiteisinimų. Kai gydytojas išėjo, nusinešęs žmoną ir kartu su ja apsigyveno palapinėje, pareigūnai gulėjo smuklėje, apsirengę šlapiais paltais; bet jie ilgai nemiegojo arba kalbėjo, prisiminė gydytojo išgąstį ir gydytojo linksmybes, arba išbėgo į verandą ir pranešė, kas vyksta palapinėje. Kelis kartus Rostovas, apsivertęs per galvą, norėjo užmigti; bet vėl kažkieno pastaba jį pralinksmino, vėl prasidėjo pokalbis ir vėl pasigirdo beprasmis, linksmas, vaikiškas juokas.

Trečią valandą niekas dar nebuvo užmigęs, kai pasirodė seržantas su įsakymu žygiuoti į Ostrovnės miestą.
Su tuo pačiu plepu ir juoku pareigūnai skubiai ėmė ruoštis; vėl jie uždėjo samovarą ant nešvaraus vandens. Bet Rostovas, nelaukdamas arbatos, nuėjo į eskadrilę. Jau buvo aušra; lietus liovėsi, debesys išsisklaidė. Buvo drėgna ir šalta, ypač su šlapia suknele. Išėję iš smuklės, Rostovas ir Iljinas abu aušros prieblandoje pažvelgė į nuo lietaus blizgančią odinę gydytojo palapinę, iš po kurios prijuostės kyšojo gydytojos kojos ir kurios viduryje buvo daktaro kepurė. matėsi ant pagalvės ir girdėjosi mieguistas kvėpavimas.
- Tikrai, ji labai graži! - tarė Rostovas su juo išvykstančiam Iljinui.
– Kokia ši moteris gražuolė! – šešiolikmečiu rimtumu atsakė Iljinas.
Po pusvalandžio išrikiuota eskadrilė stovėjo ant kelio. Pasigirdo komanda: „Sėsk! – sukryžiavo kareiviai ir ėmė sėstis. Rostovas, važiuodamas į priekį, įsakė: „Kovas! - ir, išsitiesę į keturis žmones, husarai, šlapiame kelyje skambėdami kanopų pliaukštelėjimui, kaladėlių žvangėjimui ir tyliai šnekant, išėjo dideliu keliu, apsodintu beržais, sekdami priekyje einančius pėstininkus ir bateriją.
Sudraskytus mėlynai violetinius debesis, saulėtekio metu raudonuojančius, greitai nuvarė vėjas. Jis tapo lengvesnis ir lengvesnis. Buvo aiškiai matoma garbanota žolė, kuri visada auga palei kaimo kelius, vis dar šlapia nuo vakarykščio lietaus; Kabantys beržų šakos, taip pat šlapios, siūbavo vėjyje ir numetė į šonus lengvus lašus. Karių veidai darėsi vis aiškesni. Rostovas važiavo su Iljinu, kuris neatsiliko nuo jo, kelio pašonėje, tarp dvigubos beržų eilės.
Kampanijos metu Rostovas pasiėmė laisvę jodinėti ne ant fronto linijos, o ant kazokų arklio. Ir žinovas, ir medžiotojas, jis neseniai įsigijo veržlų Doną – didelį ir malonų žvėrienos žirgą, ant kurio niekas jo neužšoko. Jodinėti šiuo žirgu Rostovui buvo malonu. Jis galvojo apie arklį, apie rytą, apie gydytoją ir niekada negalvojo apie artėjantį pavojų.
Anksčiau Rostovas, eidamas į verslą, bijojo; Dabar jis nejautė nė menkiausio baimės jausmo. Ne todėl, kad jis nebijo, buvo pripratęs prie ugnies (prie pavojaus negalima priprasti), o todėl, kad jis išmoko valdyti savo sielą pavojaus akivaizdoje. Jis buvo įpratęs, eidamas į verslą, galvoti apie viską, išskyrus tai, kas atrodė įdomiau už bet ką kitą - apie artėjantį pavojų. Kad ir kaip jis stengėsi ar priekaištavo sau dėl bailumo pirmuoju tarnybos laikotarpiu, to pasiekti jam nepavyko; bet bėgant metams dabar tapo natūralu. Dabar jis jojo šalia Iljino tarp beržų, retkarčiais nuplėšdamas lapus nuo po ranka pasitaikiusių šakų, kartais paliesdamas arklio kirkšnį koja, kartais, neatsisukdamas, taip ramiai ir ramiai atiduodavo savo baigtą pypkę iš paskos jojančiam husarui. nerūpestingas žvilgsnis, tarsi jis jodinėtų. Jam buvo gaila žiūrėti į susijaudinusį Iljino veidą, kuris kalbėjo daug ir neramiai; Jis iš patirties žinojo skausmingą baimės ir mirties laukimo būseną, kurioje buvo kornetas, ir žinojo, kad niekas, išskyrus laiką, jam nepadės.
Vėjui nurimus kaip tik iš po debesų skaidriu ruožu pasirodė saulė, tarsi nedrįsdama sugadinti šio gražaus vasaros ryto po perkūnijos; lašai vis dar krito, bet vertikaliai, ir viskas nutilo. Saulė visiškai išlindo, pasirodė horizonte ir dingo siaurame ir ilgame debesyje, stovinčiame virš jos. Po kelių minučių saulė pasirodė dar skaisčiau viršutiniame debesies krašte, sulaužydama jo kraštus. Viskas nušvito ir spindėjo. Ir kartu su šia šviesa, tarsi atsakant į ją, priekyje pasigirdo šūviai.
Nespėjus Rostovas pagalvoti ir nustatyti, kiek toli šie šūviai, grafo Ostermano Tolstojaus adjutantas šuoliavo iš Vitebsko su įsakymu risčioti keliu.
Eskadrilė apvažiavo pėstininkus ir bateriją, kurie taip pat skubėjo eiti greičiau, nusileido nuo kalno ir, pravažiuodami per kažkokį tuščią kaimą be gyventojų, vėl kopė į kalną. Arkliai pradėjo putoti, žmonės paraudo.
- Sustok, būk lygus! – pasigirdo į priekį divizijos vado įsakymas.
- Kairysis petys į priekį, žingsniuokite! - įsakė jie iš priekio.
O husarai išilgai kariuomenės linijos nuėjo į kairįjį pozicijos flangą ir atsistojo už mūsų pistoletų, kurie buvo pirmoje linijoje. Dešinėje storoje kolonoje stovėjo mūsų pėstininkai – tai buvo atsargos; virš jo, ant kalno, mūsų ginklai buvo matomi švariame, skaidriame ore, ryte, įstrižoje ir ryškioje šviesoje, tiesiai ant horizonto. Priekyje, už daubos, matėsi priešo kolonos ir pabūklai. Tarpeklyje girdėjome, kaip mūsų grandinė jau susitraukė ir linksmai trinkteli su priešu.
Rostovas, tarsi girdėdamas linksmiausios muzikos garsus, pajuto sieloje džiaugsmą nuo šių, seniai negirdėtų garsų. Tap ta ta tap! – staiga, tada vienas po kito greitai suplojo keli šūviai. Vėl viskas nutilo, ir vėl tarsi traškėjo petardos, kai ant jų kažkas ėjo.
Husarai vienoje vietoje stovėjo apie valandą. Prasidėjo kanonada. Grafas Ostermanas ir jo palyda jojo už eskadrilės, sustojo, pasikalbėjo su pulko vadu ir nuėjo prie pabūklų ant kalno.
Ostermanui išvykus, šokėjai išgirdo komandą:
– Suformuokite koloną, išsirikiuokite puolimui! „Prieš juos esantys pėstininkai padvigubino savo būrius, kad įleistų kavaleriją. Lancetai pajudėjo, lydekoms vėtrungėms siūbuojant, ir ristele leidosi žemyn link prancūzų kavalerijos, kuri pasirodė po kalnu kairėje.
Kai tik lantai nusileido nuo kalno, husarams buvo įsakyta kilti į kalną, pridengti bateriją. Kol husarai užėmė pistoletų vietą, nuo grandinės skraidė tolimos, dingusios kulkos, girgždamos ir švilpdamos.
Šis ilgai negirdėtas garsas Rostovą paveikė dar džiaugsmingiau ir jaudinančiau nei ankstesni šaudymo garsai. Jis, atsitiesęs, pažvelgė į mūšio lauką, atsiveriantį nuo kalno, ir visa siela dalyvavo pistoletų judėjime. Lancetai priartėjo prie prancūzų dragūnų, ten kažkas buvo susipainioję dūmuose, o po penkių minučių stribai puolė atgal ne į vietą, kur stovėjo, o į kairę. Tarp oranžinių žirgų ant raudonų žirgų ir už jų, didelėje krūvoje, buvo matyti mėlyni prancūzų dragūnai ant pilkų žirgų.

Rostovas, turintis akylą medžioklės žvilgsnį, buvo vienas pirmųjų, pamatęs šiuos mėlynus prancūziškus dragūnus, persekiojančius mūsų pistoletus. Vis arčiau lancetai ir juos persekiojantys prancūzų dragūnai judėjo nusivylusiose miniose. Jau buvo galima matyti, kaip šie po kalnu atrodę maži žmonės susidūrė, aplenkė vienas kitą ir mojuoja rankomis ar kardais.
Rostovas žiūrėjo į tai, kas vyksta priešais jį, lyg būtų persekiojamas. Jis instinktyviai jautė, kad jei dabar su husarais pultų prancūzų dragūnus, jie nesipriešins; bet jei pataikėte, tai turėjote padaryti dabar, šią minutę, kitaip bus per vėlu. Jis apsidairė aplinkui. Šalia stovintis kapitonas taip pat nenuleido akių nuo apačioje esančios kavalerijos.
"Andrejus Sevastjaničius, - sakė Rostovas, - mes jais abejosime...
„Tai būtų veržlus dalykas, – pasakė kapitonas, – bet iš tikrųjų...
Rostovas, jo neklausęs, pastūmė žirgą, šuoliuodavo eskadrilės priekyje ir jam nespėjus vadovauti judėjimui, visa eskadrilė, patyrusi tą patį, ką ir jis, pajudėjo paskui jį. Pats Rostovas nežinojo, kaip ir kodėl tai padarė. Jis visa tai darė, kaip ir medžioklėje, negalvodamas, negalvodamas. Pamatė, kad dragūnai arti, kad šuoliuoja, nusiminę; jis žinojo, kad jie negali to pakęsti, jis žinojo, kad yra tik viena minutė, kuri negrįš, jei ją praleis. Kulkos taip susijaudinusios cypė ir švilpė aplink jį, arklys taip uoliai maldavo pirmyn, kad negalėjo jo pakęsti. Jis palietė žirgą, davė komandą ir tą pačią akimirką, išgirdęs už nugaros savo dislokuotos eskadrilės trypimo garsą, visu risimu ėmė leistis link dragūnų žemyn nuo kalno. Vos nusileidus žemyn, jų risčio eisena nevalingai virto šuoliu, kuris darėsi vis greitesnis ir greitesnis artėjant prie lancetinių ir iš paskos šuoliuojančių prancūzų dragūnų. Dragūnai buvo arti. Priekiniai, pamatę husarus, pradėjo suktis atgal, galiniai sustojo. Su jausmu, su kuriuo jis puolė per vilką, Rostovas, visu greičiu išleisdamas dugną, šuoliavo per nusivylusias prancūzų dragūnų gretas. Vienas lancetas sustojo, viena koja nukrito ant žemės, kad nesusigūžtų, vienas beraitinis arklys susimaišė su husarais. Beveik visi prancūzų dragūnai šuoliavo atgal. Rostovas, pasirinkęs vieną iš jų ant pilko žirgo, nuėjo paskui jį. Pakeliui įbėgo į krūmą; geras arklys jį pernešė, ir, vos galėdamas susitvarkyti balne, Nikolajus pamatė, kad po kelių akimirkų pasivys priešą, kurį pasirinko savo taikiniu. Šis prancūzas tikriausiai buvo karininkas – sprendžiant iš uniformos, jis buvo pasilenkęs ir šuoliavo ant savo pilko žirgo, ragindamas jį kardu. Po akimirkos Rostovo arklys krūtine trenkėsi į karininko žirgo užpakalį, vos nenumušdamas jo, o tą pačią akimirką Rostovas, nežinodamas kodėl, pakėlė kardą ir smogė juo prancūzui.