量子论观念和普朗克,可燃冰躲在哪个地方

图片 1

广为人知的另一朵“乌云”热辐射实验引发了物理学的又一次革命,量子力学诞生了.
1.普朗克量子论
一切物体都发射并吸收电磁波.物体发射电磁波又称热辐射,温度越高辐射的能量越多,辐射中短波成分比例越大.完全吸收电磁辐射的物体发射电磁辐射的本领也最强,这种理想的物体称为黑体.科学家开始研究黑体辐射电磁波的能量与黑体温度以及电磁波波长的关系,从实验上得出了著名的黑体辐射定律.1879年,斯特蕃总结出黑体辐射总能量与黑体温度4次方成正比的关系:E一a洲.1884年这一关系得到玻耳兹曼从电磁理论和热力学理论的证明.
1893年发表的维恩分布定律更是引起了物理学界的注意.假设电磁辐射由组成黑体的谐振子发出,按照经典理论,谐振子的能量可以连续地变化,电磁波的能量也是可以连续变化的,但是理论结果与实验定律相矛盾.普朗克认为维恩的推导过程不大令人信服,假设太多,似乎是凑出来的.1900年,普朗克提出了量子理论:黑体中的振子具有的能量是不连续的,它们发射或吸收的电磁波的能量也是不连续的.如果发射或吸收的电磁辐射的频率为*,则发射或吸收的辐射能量只能是加的整倍数,h为普适常量,称为普朗克常量.普朗克的量子理论成功地解释了黑体辐射定律,这种能量不连续变化的概念,是对经典物理概念的革命,普朗克的理论预示着物理观念上革命的开端.
瑞利看到维恩分布定律在长波方向的偏离,感到有必要提醒人们:在高温和长波的情况下,麦克斯韦一玻耳兹曼的能量均分原理似乎仍然有效.于是他假设在辐射空腔中,电磁谐振的能量按自由度平均分配,由此得出uOC扩T或u戊汇’T,这个结果要比维恩辐射公式更能反映高温下长波辐射的情况.1905年,瑞利和金斯得到一孚、T,这个公式称为瑞利一金斯定律?它代表了能量均分原理在黑体辐射问题上的运用.
普朗克很快找到一个公式,把代表短波方向的维恩公式和代表长波方向的实验结果综合在一起:u一以一尹习这就是普朗克辐射定律?鲁本斯得知这一公式后,渊把自己的实验结果和理论曲线进行比较,发现完全符合.于是,两人就在190。年10月19日向德国物理学会作了报告.普朗克的题目叫“维恩光谱方程的改进”,报告了他得到的经验公式.作为理论物理学家,普朗克当然不满足于找到一个经验公式.经过两三个月的努力,他终于在190。年底用一个能量不连续的谐振子假设,按照玻耳兹曼的统计方法,推出了黑体辐射公式.
普朗克的能量不连续谐振子假设也叫能量子假设,这个假设的提出对物理学有划时代的意义.但是,坚持经典理论的物理学家还大有人在,怀疑和非难接踵而来.1911年,埃伦费斯特用“紫外灾难”来形容经典理论的困境.其实,物理学面临的不是危机而是一场伟大的革命.黑体辐射的研究为量子理论的建立打响了第一炮.1887年赫兹发现了光电效应,1902年光电效应现象中的许多问题难以用波动说解释.1905年,爱因斯坦将普朗克提出的能量子的概念加以推广,用来处理光与物质的相互作用的问题.他假设光在空间传播时,一束光是一群以光速‘运动的粒子流,这些粒子即为光量子.每一个光子的能量为E一加,不同频率的光子,其能量也不同,当光子撞到金属阴极时,电子接收一个光子的能量,其中一部分能量消耗于逸出功A,剩余的能量贝。转化成电子的动能,即、口一合阴扩+、.这就是著名的爱因斯坦光电效应方程.爱因斯坦光电效应方程不仅圆满地解释了光电效应的各个问题,使量子化的观念走向应用阶段,而且向人们显露了光具有波粒二象性的特征.

作者:夏建宏 2011年1月8日
,南海发现大面积“可燃冰”,储量约194亿立方米。那么,可燃冰到底“躲”在哪里呢?
我们通常所说的冰,实际上就是水的固体形式。20世纪60年代,在进行深海钻探时,技术人员从海底钻取岩芯,第一次在岩芯中见到一些白色或浅灰色形似冰块的结晶物质。当时,他们完全不知道这些貌似冰块的物质是什么。结果发现,这些冰块在空气中很快就“化”了,还不断冒出气泡,最终在岩芯中成为一摊泥水。令人惊奇的是,这些气泡里的气体竟然能被点燃,于是,这种来自海底的冰状晶体就有了“可燃冰”这个很特殊的名字。可燃冰里也有水,但最主要的成分是甲烷。它的组成方式,就好像甲烷分子被多个水分子“囚禁”住,形成一种笼子形状的结构,其中甲烷的成分占到了80%~99.9%。由于甲烷是天然气的主要成分,所以可燃冰被看作是天然气的固体形式(就像冰是水的固体形式),并且有了一个专业名词——天然气水合物,又叫甲烷水合物。
图片 1

原子物理学大事年表

公元前384~322年 古希腊哲学家亚里士多德提出“四元素说”。

公元前500~400年
古希腊人留基伯及其学生德谟克利特等古希腊哲学家首先提出“原子说”。

公元1661年 英国化学家波义耳首先提出了化学元素的概念。

公元1687年
英国物理学家牛顿在其著作《自然哲学的数学原理》中奠定了经典力学基础,引入超距作用概念。

公元1774年 法国化学家拉瓦锡提出质量守恒原理。

公元1789年 德国化学家克拉普罗特首先发现了自然界中最重的元素——铀。

公元1808年
英国化学家道尔顿在他的著名著作《化学哲学新系统》中,提出了用来解释物质结构的“原子分子学说”。

公元1811年
意大利化学家阿伏加德罗提出了理想气体分子的假设,得出了著名的阿伏加德罗常数,并在1865首次实验测定。

公元1820年
瑞典化学家白则里提出了化学原子价概念,并在1828年发表了原子量表。

公元1832年 英国物理学家法拉第提出了电解定律。

公元1854年
德国的吹玻璃工匠兼发明家盖斯勒用“盖斯勒管”进行了低气压放电实验。

公元1858年
德国物理学家普吕克尔在研究低气压放电管时发现面对阴极出现绿色辉光。

公元1864年 德国物理学家汗道夫发现阴极射线。

公元1869年
俄国化学家门捷列夫和德国化学家迈耶按照原子量的顺序将元素排成了“元素周期表”,又在1871年写成了《化学原理》一书。

公元1876年
德国物理学家戈德斯坦断定低气压放电管中的绿色辉光是由阴极射线产生的。

公元1884年
瑞典化学家阿仑尼乌斯首先提出了电离学说,认为离子就是带有电荷的原子。

公元1885年
英国物理学家克鲁克斯用实验证明阴极射线是一种具有质量带有电花的粒子流,而不是没有质量的光束。

公元1891年
爱尔兰物理学家斯托尼首先提出把电解时所假想的电单元叫做“电子”。

公元1895年

德国物理学家伦琴在12月28日宣布发现了x射线。为此他获得了1901年度首届诺贝尔物理学奖。

法国物理学家佩兰断定阴极射线确是带负电荷的微粒流,他曾因研究物质的间断结构和测量原子体积而获得了1926年度诺贝尔物理学奖。

荷兰物理学家洛伦茨首先提出了经典电子论,他还确定了电子在电磁场中所受的力,即洛伦茨力,并预言了正常的塞曼效应。

公元1896年

法国物理学家贝克勒尔在3月1日用铀盐样品进行实验时发现了天然放射性,他也是第一个使用乳胶照相探测射线的科学家,为此同居里夫妇一起获得1903年度诺贝尔物理学奖。

荷兰物理学家塞曼在研究外磁场作用下的光发射时发现塞曼效应,这也是磁场对原子辐射现象的影响,为此他获得了1902年度诺贝尔物理学奖。

公元1897年

英国物理学家汤姆逊在4月30日从阴极射线的研究中证实了电子的存在。由于他在研究电在气体中的传导所作得的重大贡献而获得1906年度诺贝尔物理学奖。

1897~1914年,美国物理学家米利肯等先后多次精确测量电子的质量和电荷,1899年又测定了电子的荷质比。米利肯因对电子电荷的测定和光电效应的研究获得1923年度诺贝尔物理学奖。

公元1898年

后来加入法国籍的波兰物理学家和化学家居里夫人证明含有铀元素的化合物都具有放射性,并由此发现了“镭”。

法国物理学家皮埃尔·居里等在《自然》杂志11月16日这一期里第一次写下了“放射性”这一术语。

居里夫妇发现了钋和镭等放射性元素,由于他们发现了天然放射性和对铀的研究,在1903年同贝克勒尔一起获诺贝尔物理学奖。另外,居里夫人因发现镭和钋获得1911年度诺贝尔化学奖,成为世界上第一位连续两次荣获科学上最高奖赏的女科学家。

汤姆逊提出了第一个原子结构模型即“正电云”原子模型,俗称“西瓜模型”。

公元1899年

贝克勒尔等人发现射线在磁场中发生了偏转现象。同年,新西兰出生的英国物理学家卢瑟福区分了前两种不同辐射,分别叫做“α射线”和“β射线”,并指出β射线和阴极射线一样也是带负电的电子流。

俄国物理学家列别捷夫发现了光对固体的压力并进行了测量。

英国物理学家汤姆逊从一些毫无放射性的普通金属受到紫外线照射时能放出电子的现象中发现了“光电效应”。

泡利提出中微子假设,并在12月4日给某同事的信中指明存在中微子。1934年泡利与费密正式提出中微子理论,25年后被证实。
公元1931年

美国物理学家劳伦斯设计制成第一台“回旋加速器”。为此他获得了1939年度诺贝尔物理学奖。

美国物理学家范德格喇夫建成第一台静电加速器,并以他的名字命名。

考克饶夫和瓦尔顿利用他们的加速器人工加速质子轰击锂-7,原子核使它发生了分裂,这是第一个由人造轰击粒子引起的核反应。

公元1932年

美国化学家尤里发现氘,亦称重氢,并因此获得1934年度诺贝尔化学奖。

法国物理学家约里奥·居里夫妇重复了博特和贝克尔用α粒子轰击铍的实验,他们得到了相同的结果,但未能发现中子。

英国物理学家查德威克从α粒子轰击铍的核反应过程中发现了“中子”,他为此获得1935年度诺贝尔物理学奖。

美国物理学家安德森在研究宇宙射线对铅板的冲击中发现了电子的反粒子“正电子”。他为此与澳大利亚物理学家赫斯共同获得1936年度诺贝尔物理学奖。

德国物理学家海森伯在发现中子后不久立即提出原子核的中子-质子模型。

公元1934年

法国物理学家约里奥·居里夫妇在用α粒子轰击轻元素的核反应实验过程中,发现了第一个人工放射性核素,并证实了正电子的存在。他们因此获得了1935年度诺贝尔化学奖。

查德威克终于弄清了中子比质子更重。

后来加入美国籍的意大利物理学家费密首先提出了b衰变的理论。他首先实现了中子慢化,并发现慢中子与核产生核反应的优点。同年他首先用慢中子轰击铀,想获得超铀元素。

卢瑟福与澳大利亚物理学家奥利芬特、奥地利化学家哈尔特克一起,氘-氘反应中制得了氚。

美国物理学家贝内特提出“收缩效应”,用以解释等离子体受磁场约束的现象。

公元1935年

加拿大出生的美国物理学家登普斯特发现铀中有0.7%的铀原子属于一种较轻的同位素铀-235。

日本物理学家汤川秀树在核相互作用中提出了交换粒子的学说,建立了介子理论,并因此获得了1949年诺贝尔物理学奖。

费密发现了超铀元素的存在。

美国物理学家奥本海默提出加速氘核作为产生核反应的轰击粒子的设想。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注