Quantum Theoryのブラックボディ放射線曲線の説明
古典物理学は、観察されたブラックボディ放射線曲線を説明することができず、「紫外線大惨事」につながりました。量子理論がこの問題を解決した方法は次のとおりです。
古典物理学の失敗：
* equipartition定理： 古典的な物理学は、エネルギーをブラックボディの振動モードの間に継続的に分布させることができると想定していました。これにより、放射放射線の強度が周波数とともに無期限に増加するはずであるという予測につながり、実験的観察と矛盾しました。
量子理論の解決策：
* エネルギーの量子化： Max Planckは、エネルギーは継続的ではなく、Quantaと呼ばれる個別のパケットが含まれていると提案しました。量子のエネルギーは、放射の周波数に比例します：E =HF。ここで、Hはプランクの定数です。
* Planckの法則： 量子化原理をブラックボディ内の発振器に適用することにより、プランクは観測された放射線曲線を正しく予測する新しい式を導き出しました。プランクの法則として知られるこの式は次のように述べています。
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b（ν、t）=（2hν³/c²） *（1/（e^（hν/kt）-1））
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どこ：
* b（ν、t）は、周波数νと温度tのスペクトル放射輝度です
* Hはプランクの定数です
* Cは光の速度です
* kはボルツマンの定数です
キーポイント：
* 低周波数： より低い周波数では、エネルギー量子は小さく、多くの発振器が励起される可能性があります。これは、より長い波長で高強度につながります。
* 高い周波数： より高い周波数では、エネルギー量子は大きいです。オシレーターが励起するのに十分なエネルギーを持っている方が少ないため、短い波長で強度が低下します。
* Wienの変位法： Planckの法則は、Wienの変位法も説明しています。これは、温度が上昇するにつれてブラックボディ放射のピーク波長が短い波長にシフトすることを述べています。
結果：
*ブラックボディ放射線の説明におけるプランクの理論の成功は、物理学の主要なターニングポイントであり、量子力学の発展につながりました。
*それはまた、光が波と粒子の両方として振る舞うことができるという理解につながり、量子電気力学の開発への道を開いた。
要約すると、量子理論は、エネルギーが連続していないが個別のパケットに入る量子化されたエネルギーの概念を導入することにより、ブラックボディ放射曲線をうまく説明しました。これはプランクの法則につながり、観察された放射線曲線を正確に予測し、物理学の新しい時代を開きました。
