pare-parehong bar, ano ang katumbas ng pare-parehong bar
Patuloy na Planck(quantum of action) - ang pangunahing pare-pareho ng quantum theory, isang koepisyent na nag-uugnay sa dami ng enerhiya ng isang quantum ng electromagnetic radiation sa dalas nito, pati na rin sa pangkalahatan ang dami ng isang energy quantum ng anumang linear oscillatory physical system kasama nito. dalas. Iniuugnay ang enerhiya at momentum sa dalas at spatial na dalas, mga pagkilos na may bahagi. Ito ay isang quantum ng angular momentum. Unang binanggit ni Planck sa kanyang trabaho sa thermal radiation, at samakatuwid ay ipinangalan sa kanya. Ang karaniwang pagtatalaga ay Latin. J s erg s. eV s.

Madalas na ginagamit na halaga:

J s, erg s, eV s,

tinatawag na pinababang (minsan ay narasyonal o binawasan) Planck constant o Dirac constant. Ang paggamit ng notasyong ito ay nagpapasimple sa maraming formula ng quantum mechanics, dahil ang tradisyonal na Planck constant ay pumapasok sa mga formula na ito sa anyo na hinati sa isang pare-pareho.

Sa 24th General Conference on Weights and Measures noong Oktubre 17-21, 2011, isang resolusyon ang pinagtibay, kung saan, lalo na, iminungkahi sa hinaharap na rebisyon ng International System of Units (SI) na muling tukuyin ang mga yunit ng SI. sa paraang ang Planck constant ay eksaktong katumbas ng 6.62606X·10−34 J·s, kung saan pinapalitan ng X ang isa o higit pang makabuluhang figure na tutukuyin sa hinaharap batay sa pinakamahusay na rekomendasyon ng CODATA. Sa parehong resolusyon, iminungkahi na matukoy sa parehong paraan ang eksaktong mga halaga ng Avogadro constant, elementary charge, at Boltzmann constant.

• 1 Pisikal na kahulugan
• 2 Kasaysayan ng pagtuklas
  • 2.1 Ang formula ni Planck para sa thermal radiation
  • 2.2 Photoelectric na epekto
  • 2.3 Compton effect
• 3 Mga paraan ng pagsukat
  • 3.1 Paggamit ng mga batas ng photoelectric effect
  • 3.2 Pagsusuri ng bremsstrahlung spectrum
• 4 Mga Tala
• 5 Panitikan
• 6 Mga link

pisikal na kahulugan

Sa quantum mechanics, ang momentum ay may pisikal na kahulugan ng wave vector, energy - frequency, at action - wave phases, gayunpaman, ayon sa kaugalian (historikal) mekanikal na dami ay sinusukat sa ibang mga unit (kg m / s, J, J s) kaysa sa katumbas na alon (m −1, s −1, walang sukat na mga yunit ng phase). Ang pare-pareho ng Planck ay gumaganap ng papel ng isang kadahilanan ng conversion (palaging pareho) na nagkokonekta sa dalawang sistema ng mga yunit na ito - quantum at tradisyonal:

(momentum) (enerhiya) (aksyon)

Kung ang sistema ng mga pisikal na yunit ay nabuo na pagkatapos ng pagdating ng quantum mechanics at inangkop upang gawing simple ang mga pangunahing teoretikal na pormula, ang pare-pareho ng Planck ay malamang na ginawang katumbas ng isa, o hindi bababa sa isang mas bilog na numero. Sa teoretikal na pisika, ang c sistema ng mga yunit ay kadalasang ginagamit upang gawing simple ang mga formula, kung saan

.

Ang pare-pareho ng Planck ay mayroon ding isang simpleng papel sa pagsusuri sa pagkilala sa pagitan ng mga lugar ng pagkakalapat ng klasikal at quantum physics: kung ihahambing sa magnitude ng aksyon o angular na mga halaga ng momentum na katangian ng system na isinasaalang-alang, o ang mga produkto ng katangian ng momentum ng ang katangiang laki, o ang katangiang enerhiya sa pamamagitan ng katangiang oras, ito ay nagpapakita kung gaano naaangkop sa isang partikular na pisikal na sistemang klasikal na mekanika. Ibig sabihin, kung ang pagkilos ng system, at ang angular na momentum nito, kung gayon sa o ang pag-uugali ng system ay inilalarawan nang may mahusay na katumpakan ng mga klasikal na mekanika. Ang mga pagtatantya na ito ay medyo direktang nauugnay sa mga relasyon sa kawalan ng katiyakan ng Heisenberg.

Kasaysayan ng pagtuklas

Ang formula ni Planck para sa thermal radiation

Pangunahing artikulo: Formula ng Planck

Ang formula ng Planck ay isang expression para sa spectral power density ng radiation mula sa isang itim na katawan, na nakuha ni Max Planck para sa equilibrium radiation density. Nakuha ang formula ni Planck pagkatapos na maging malinaw na ang formula ng Rayleigh-Jeans ay kasiya-siyang naglalarawan ng radiation sa rehiyon ng mahabang alon. Noong 1900, iminungkahi ni Planck ang isang pormula na may pare-pareho (na kalaunan ay tinawag na pare-pareho ng Planck), na sumang-ayon nang mabuti sa pang-eksperimentong data. Kasabay nito, naniniwala si Planck na ang pormula na ito ay isang matagumpay na mathematical trick, ngunit walang pisikal na kahulugan. Iyon ay, hindi ipinapalagay ni Planck na ang electromagnetic radiation ay ibinubuga sa anyo ng mga hiwalay na bahagi ng enerhiya (quanta), ang magnitude nito ay nauugnay sa dalas ng radiation sa pamamagitan ng expression:

Kasunod na tinawag ang proportionality factor Ang pare-pareho ni Planck, = 1.054 10−34 J s.

epekto ng photoelectric

Pangunahing artikulo: epekto ng photoelectric

Ang photoelectric effect ay ang paglabas ng mga electron ng isang substance sa ilalim ng impluwensya ng liwanag (at, sa pangkalahatan, anumang electromagnetic radiation). ang mga condensed substance (solid at liquid) ay naglalabas ng panlabas at panloob na photoelectric effect.

Ang photoelectric effect ay ipinaliwanag noong 1905 ni Albert Einstein (kung saan natanggap niya ang Nobel Prize noong 1921 salamat sa nominasyon ng Swedish physicist na si Oseen) batay sa hypothesis ni Planck tungkol sa quantum nature ng liwanag. Ang gawa ni Einstein ay naglalaman ng isang mahalagang bagong hypothesis - kung iminungkahi ni Planck na ang liwanag ay ibinubuga lamang sa mga quantized na bahagi, kung gayon ay naniniwala na si Einstein na ang liwanag ay umiiral lamang sa anyo ng mga quantized na bahagi. Mula sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, kapag ang liwanag ay kinakatawan sa anyo ng mga particle (photon), ang formula ni Einstein para sa photoelectric effect ay sumusunod:

kung saan - tinatawag na. work function (ang pinakamababang enerhiya na kinakailangan upang alisin ang isang electron mula sa isang substance), ay ang kinetic energy ng isang emitted electron, ay ang dalas ng isang insidente photon na may enerhiya, ay ang Planck's constant. Mula sa formula na ito ay sinusunod ang pagkakaroon ng pulang hangganan ng photoelectric effect, iyon ay, ang pagkakaroon ng pinakamababang dalas, sa ibaba kung saan ang enerhiya ng photon ay hindi na sapat upang "itumba" ang isang elektron mula sa katawan. Ang kakanyahan ng formula ay ang enerhiya ng isang photon ay ginugol sa ionization ng isang atom ng isang sangkap, iyon ay, sa gawaing kinakailangan upang "bunutin" ang isang elektron, at ang natitira ay na-convert sa kinetic energy ng isang elektron.

Epekto ng Compton

Pangunahing artikulo: Epekto ng Compton

Mga paraan ng pagsukat

Gamit ang mga batas ng photoelectric effect

Sa ganitong paraan ng pagsukat ng Planck constant, ang batas ni Einstein para sa photoelectric effect ay ginagamit:

kung saan ang pinakamataas na kinetic energy ng photoelectrons na ibinubuga mula sa cathode,

Ang dalas ng liwanag ng insidente, - ang tinatawag na. work function ng isang electron.

Ang pagsukat ay isinasagawa bilang mga sumusunod. Una, ang cathode ng photocell ay irradiated na may monochromatic light na may dalas, habang ang isang blocking boltahe ay inilalapat sa photocell, upang ang kasalukuyang sa pamamagitan ng photocell ay huminto. Sa kasong ito, nagaganap ang sumusunod na kaugnayan, na direktang sumusunod sa batas ni Einstein:

nasaan ang singil ng elektron.

Pagkatapos ay ang parehong photocell ay irradiated na may monochromatic na ilaw na may dalas at sa parehong paraan ito ay naka-lock sa isang boltahe

Ang pagbabawas ng pangalawang termino ng expression sa pamamagitan ng termino mula sa una, nakuha namin

kung saan ito sumusunod

Pagsusuri ng bremsstrahlung spectrum

Ang pamamaraang ito ay itinuturing na pinakatumpak sa mga umiiral na. Ang katotohanan na ang frequency spectrum ng bremsstrahlung X-ray ay may matalas na itaas na limitasyon, na tinatawag na violet na hangganan, ay ginagamit. Ang pagkakaroon nito ay sumusunod sa quantum properties ng electromagnetic radiation at ang batas ng konserbasyon ng enerhiya. Talaga,

nasaan ang bilis ng liwanag,

X-ray wavelength, - electron charge, - accelerating boltahe sa pagitan ng mga electrodes ng X-ray tube.

Pagkatapos ang pare-pareho ni Planck ay

Mga Tala

1. 1 2 3 4 Mga Pangunahing Pisikal na Constant - Kumpletong Listahan
2. Sa posibleng hinaharap na rebisyon ng International System of Units, ang SI. Resolusyon 1 ng ika-24 na pulong ng CGPM (2011).
3. Kasunduan na itali ang kilo at mga kaibigan sa mga pangunahing kaalaman - physics-math - 25 Oktubre 2011 - New Scientist

Panitikan

• John D. Barrow. Ang mga Constant ng Kalikasan; Mula Alpha hanggang Omega - Ang Mga Numero na Nag-encode ng Pinakamalalim na Lihim ng Uniberso. - Pantheon Books, 2002. - ISBN 0-37-542221-8.
• Steiner R. Kasaysayan at pag-unlad sa tumpak na mga sukat ng Planck constant // Mga Ulat sa Pag-unlad sa Physics. - 2013. - Vol. 76. - P. 016101.

Mga link

• Yu. K. Zemtsov, Mga Lektura sa atomic physics, dimensional analysis
• Kasaysayan ng pagpipino ng pare-pareho ni Planck
• Ang Sanggunian ng NIST sa Mga Constant, Mga Yunit at Kawalang-katiyakan

pare-parehong bar, ano ang katumbas ng pare-parehong bar

Ang Patuloy na Impormasyon ni Planck Tungkol sa

Tinutukoy ng pare-pareho ni Planck ang hangganan sa pagitan ng macrocosm, kung saan nalalapat ang mga batas ng mekanika ni Newton, at ang microcosm, kung saan nalalapat ang mga batas ng quantum mechanics.

Si Max Planck, isa sa mga tagapagtatag ng quantum mechanics, ay dumating sa ideya ng quantization ng enerhiya, sinusubukang theoretically ipaliwanag ang proseso ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng kamakailang natuklasan na electromagnetic waves ( cm. Maxwell's equation) at atoms at, sa gayon, malulutas ang problema ng blackbody radiation. Napagtanto niya na upang maipaliwanag ang naobserbahang spectrum ng paglabas ng mga atomo, dapat tanggapin na ang mga atomo ay naglalabas at sumisipsip ng enerhiya sa mga bahagi (na tinawag ng siyentipiko dami) at sa ilang mga wave frequency lamang. Ang enerhiya na dinadala ng isang quantum ay katumbas ng:

saan v ay ang dalas ng radiation, at h — elementarya dami ng aksyon, na isang bagong unibersal na pare-pareho, na sa lalong madaling panahon natanggap ang pangalan Ang pare-pareho ni Planck. Si Planck ang unang nagkalkula ng halaga nito batay sa pang-eksperimentong data h = 6.548 × 10 -34 J s (SI); ayon sa modernong datos h = 6.626 × 10 -34 J s. Alinsunod dito, ang anumang atom ay maaaring maglabas ng malawak na hanay ng magkakaugnay na mga discrete frequency, na nakasalalay sa mga orbit ng mga electron sa atom. Sa lalong madaling panahon, gagawa si Niels Bohr ng isang magkakaugnay, kahit na pinasimple na modelo ng atom ng Bohr, na naaayon sa pamamahagi ng Planck.

Matapos mailathala ang kanyang mga resulta sa pagtatapos ng 1900, si Planck mismo - at ito ay maliwanag mula sa kanyang mga publikasyon - ay hindi noong una ay naniniwala na ang quanta ay isang pisikal na katotohanan, at hindi isang maginhawang modelo ng matematika. Gayunpaman, nang si Albert Einstein ay naglathala ng isang papel makalipas ang limang taon na nagpapaliwanag sa photoelectric effect batay sa dami ng enerhiya radiation, sa mga pang-agham na bilog, ang formula ni Planck ay hindi na itinuturing bilang isang teoretikal na laro, ngunit bilang isang paglalarawan ng isang tunay na pisikal na kababalaghan sa antas ng subatomic, na nagpapatunay sa quantum na kalikasan ng enerhiya.

Lumilitaw ang pare-pareho ng Planck sa lahat ng equation at formula ng quantum mechanics. Ito, sa partikular, ay tumutukoy sa mga sukat kung saan ang Heisenberg uncertainty principle ay naipatupad. Sa halos pagsasalita, ang pare-pareho ng Planck ay nagpapahiwatig sa amin ng mas mababang limitasyon ng mga spatial na dami, pagkatapos nito ay hindi maaaring balewalain ang mga epekto ng quantum. Para sa mga butil ng buhangin, sabihin nating, ang kawalan ng katiyakan ng produkto ng kanilang linear na laki at bilis ay napakaliit na maaari itong mapabayaan. Sa madaling salita, ang pare-pareho ni Planck ay gumuhit ng linya sa pagitan ng macrocosm, kung saan nalalapat ang mga batas ng mekanika ni Newton, at ang microcosm, kung saan ang mga batas ng quantum mechanics ay magkakabisa. Nakuha lamang para sa isang teoretikal na paglalarawan ng isang pisikal na kababalaghan, ang pare-pareho ni Planck ay naging isa sa mga pangunahing constant ng teoretikal na pisika, na tinutukoy ng mismong kalikasan ng uniberso.

Tingnan din:

Max Karl Ernst Ludwig Plank, 1858-1947

German physicist. Ipinanganak sa Kiel sa pamilya ng isang propesor ng jurisprudence. Bilang isang birtuoso na pianista, si Planck sa kanyang kabataan ay napilitang gumawa ng isang mahirap na pagpili sa pagitan ng agham at musika (sinasabi nila na bago ang Unang Digmaang Pandaigdig, ang pianista na si Max Planck ay madalas na bumuo ng isang napaka-propesyonal na klasikal na duet kasama ang biyolinistang si Albert Einstein sa kanyang bakanteng oras. — Tandaan. tagasalin) Ipinagtanggol ni Planck ang kanyang tesis ng doktor sa ikalawang batas ng thermodynamics noong 1889 sa Unibersidad ng Munich - at sa parehong taon ay naging guro, at mula 1892 - isang propesor sa Unibersidad ng Berlin, kung saan siya nagtrabaho hanggang sa kanyang pagreretiro noong 1928. Si Planck ay nararapat na ituring na isa sa mga ama ng quantum mechanics. Ngayon, isang buong network ng mga institusyong pananaliksik sa Aleman ang nagtataglay ng kanyang pangalan.

Memorial sign kay Max Planck bilang parangal sa pagkatuklas ng Planck constant, sa harapan ng Humboldt University, Berlin. Ang nakasulat sa inskripsiyon ay: “Si Max Planck, na nag-imbento ng elementarya na quantum of action, ay nagturo sa gusaling ito. h, mula 1889 hanggang 1928". - isang elementarya na quantum of action, isang pangunahing pisikal na dami na sumasalamin sa quantum nature ng Uniberso. Ang kabuuang angular na momentum ng isang pisikal na sistema ay maaari lamang magbago sa pamamagitan ng isang multiple ng pare-pareho ng Planck. Tulad ng sa quantum mechanics, ang mga pisikal na dami ay ipinahayag sa mga tuntunin ng pare-pareho ng Planck.
Ang pare-pareho ng Planck ay tinutukoy ng Latin na titik h. Mayroon itong dimensyon ng enerhiya na pinarami ng oras.
Mas karaniwang ginagamit pare-pareho ang buod ni Planck

Bilang karagdagan sa katotohanan na ito ay maginhawa para sa paggamit sa mga formula ng quantum mechanics, mayroon itong isang espesyal na pagtatalaga, hindi mo ito malito sa anumang bagay.
Sa sistema ng SI, ang pare-pareho ng Planck ay may sumusunod na kahulugan:
Para sa mga kalkulasyon sa quantum physics, mas maginhawang gamitin ang halaga ng buod na pare-pareho ng Planck, na ipinahayag sa mga tuntunin ng electron volts.
Ipinakilala ni Max Planck ang kanyang pare-pareho upang ipaliwanag ang radiation spectrum ng isang ganap na itim na katawan, sa pag-aakalang ang katawan ay naglalabas ng mga electromagnetic wave sa mga bahagi (quanta) na may enerhiya na proporsyonal sa dalas. (h?). Noong 1905, ginamit ni Einstein ang palagay na ito upang ipaliwanag ang photoelectric effect sa pamamagitan ng pag-post na ang mga electromagnetic wave ay nasisipsip sa mga pagsabog ng enerhiya na proporsyonal sa dalas. Ito ay kung paano isinilang ang quantum mechanics, ang bisa ng parehong mga nanalo ng Nobel Prize sa buong buhay nila.

Sa artikulong ito, sa batayan ng konsepto ng photon, ang pisikal na kakanyahan ng "pangunahing pare-pareho" ng pare-pareho ng Planck ay ipinahayag. Ang mga argumento ay ibinigay na nagpapakita na ang pare-pareho ng Planck ay isang tipikal na parameter ng isang photon, na isang function ng wavelength nito.

Panimula. Ang pagtatapos ng ika-19 - ang simula ng ika-20 siglo ay minarkahan ng isang krisis sa teoretikal na pisika, dahil sa kawalan ng kakayahan ng mga pamamaraan ng klasikal na pisika upang patunayan ang isang bilang ng mga problema, isa sa mga ito ay ang "ultraviolet catastrophe". Ang kakanyahan ng problemang ito ay kapag itinatag ang batas ng pamamahagi ng enerhiya sa spectrum ng radiation ng isang ganap na itim na katawan sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng klasikal na pisika, ang spectral density ng enerhiya ng radiation ay dapat na tumaas nang walang katiyakan habang ang haba ng radiation ng radiation ay pinaikli. Sa katunayan, ang problemang ito ay nagpakita, kung hindi ang panloob na hindi pagkakapare-pareho ng klasikal na pisika, kung gayon, sa anumang kaso, isang labis na matalim na pagkakaiba sa elementarya na mga obserbasyon at eksperimento.

Ang mga pag-aaral ng mga katangian ng radiation ng itim na katawan, na naganap sa loob ng halos apatnapung taon (1860-1900), ay nagtapos sa hypothesis ni Max Planck na ang enerhiya ng anumang sistema E kapag naglalabas o sumisipsip ng electromagnetic radiation frequency ν (\displaystyle ~\nu ) maaari lamang magbago sa pamamagitan ng isang maramihang ng quantum energy:

E γ = hν (\displaystyle ~E=h\nu ) . (1)(\displaystyle~h)

Salik ng proporsyonalidad h sa expression (1) pumasok sa agham sa ilalim ng pangalang "Planck constant", nagiging pangunahing pare-pareho kabuuan teorya .

Ang problema sa blackbody ay muling binisita noong 1905 nang sina Rayleigh at Jeans sa isang banda, at Einstein sa kabilang banda, ay nakapag-iisa na pinatunayan na ang klasikal na electrodynamics ay hindi maaaring bigyang-katwiran ang naobserbahang spectrum ng radiation. Ito ay humantong sa tinatawag na "ultraviolet catastrophe", kaya itinalaga ng Ehrenfest noong 1911. Ang mga pagsisikap ng mga theorists (kasama ang trabaho ni Einstein sa photoelectric effect) ay humantong sa pagkilala na ang postulate ni Planck ng quantization ng mga antas ng enerhiya ay hindi isang simpleng matematikal. pormalismo, ngunit isang mahalagang elemento ng mga ideya tungkol sa pisikal na katotohanan.

Ang karagdagang pag-unlad ng mga ideyang quantum ni Planck - pagpapatunay ng photoelectric effect gamit ang hypothesis ng light quanta (A. Einstein, 1905), postulate sa teorya ni Bohr ng atom quantization ng angular momentum ng isang electron sa isang atom (N. Bohr, 1913). ), ang pagtuklas ng kaugnayan ni de Broglie sa pagitan ng masa ng isang particle at ng mga haba ng alon nito (L. De Broglie, 1921), at pagkatapos ay ang paglikha ng quantum mechanics (1925 - 26) at ang pagtatatag ng mga pangunahing ugnayan ng kawalan ng katiyakan sa pagitan ng momentum at coordinate at sa pagitan ng enerhiya at oras (W. Heisenberg, 1927) ay humantong sa pagtatatag ng pangunahing katayuan ng pare-pareho ng Planck sa pisika.

Ang modernong quantum physics ay sumusunod din sa puntong ito ng pananaw: "Sa hinaharap, magiging malinaw sa atin na ang formula E / ν \u003d h ay nagpapahayag ng pangunahing prinsipyo ng quantum physics, ibig sabihin, ang relasyon sa pagitan ng enerhiya at dalas na may isang pangkalahatang karakter: E \u003d hν. Ang koneksyon na ito ay ganap na dayuhan sa klasikal na pisika, at ang mystical constant na h ay isang pagpapakita ng mga misteryo ng kalikasan na hindi naiintindihan sa oras na iyon.

Kasabay nito, nagkaroon ng alternatibong pananaw sa pare-pareho ni Planck: "Ang mga textbook sa quantum mechanics ay nagsasabi na ang klasikal na pisika ay pisika kung saan h katumbas ng zero. Ngunit sa katunayan, ang Planck ay pare-pareho h - ito ay walang iba kundi isang dami na aktwal na tumutukoy sa konsepto na kilala sa klasikal na pisika ng gyroscope. Isang paliwanag sa mga adept na nag-aaral ng physics na h Ang ≠ 0 ay isang puro quantum phenomenon, na walang analogue sa classical physics, ay isa sa mga pangunahing elemento na naglalayong palakasin ang paniniwala tungkol sa pangangailangan ng quantum mechanics."

Kaya, ang mga pananaw ng mga teoretikal na pisiko sa pare-pareho ni Planck ay nahati. Sa isang banda, nariyan ang pagiging eksklusibo at mistipikasyon nito, at sa kabilang banda, isang pagtatangka na magbigay ng pisikal na interpretasyon na hindi lalampas sa balangkas ng klasikal na pisika. Ang sitwasyong ito ay nagpapatuloy sa pisika sa kasalukuyang panahon, at magpapatuloy hanggang sa maitatag ang pisikal na kakanyahan ng pare-parehong ito.

Ang pisikal na kakanyahan ng pare-pareho ni Planck. Nagawa ni Planck na kalkulahin ang halaga h mula sa pang-eksperimentong data sa radiation ng itim na katawan: ang resulta nito ay 6.55 10 −34 J s, na may katumpakan na 1.2% ng kasalukuyang tinatanggap na halaga, gayunpaman, upang patunayan ang pisikal na kakanyahan ng pare-pareho. h di niya kayang. Ang pagsisiwalat ng pisikal na kakanyahan ng anumang phenomena ay hindi katangian ng quantum mechanics: "Ang dahilan para sa krisis sa mga partikular na lugar ng agham ay ang pangkalahatang kawalan ng kakayahan ng modernong teoretikal na pisika na maunawaan ang pisikal na kakanyahan ng mga phenomena, upang ipakita ang panloob na mekanismo ng mga phenomena. , ang istruktura ng mga materyal na pormasyon at mga larangan ng pakikipag-ugnayan, upang maunawaan ang sanhi-at-epekto na mga ugnayan sa pagitan ng mga elemento, phenomena." Samakatuwid, bukod sa mitolohiya, wala siyang maisip tungkol sa bagay na ito. Sa pangkalahatan, ang mga pananaw na ito ay makikita sa akda: “Patuloy ni Planck h bilang isang pisikal na katotohanan ay nangangahulugan ng pagkakaroon ng pinakamaliit, hindi mababawasan at hindi makontrata na may hangganang dami ng pagkilos sa kalikasan. Bilang isang non-zero commutator para sa anumang pares ng mga dynamic at kinematic na dami na bumubuo sa dimensyon ng aksyon sa pamamagitan ng kanilang produkto, ang Planck's constant ay bumubuo ng non-commutativity property para sa mga dami na ito, na siya namang ang pangunahin at hindi maaalis na pinagmumulan ng hindi maiiwasang probabilistic. paglalarawan ng pisikal na katotohanan sa anumang mga puwang ng dinamika at kinematics. Samakatuwid ang pagiging pangkalahatan at pagiging pangkalahatan ng quantum physics."

Sa kaibahan sa mga ideya ng mga adherents ng quantum physics sa likas na katangian ng pare-pareho ni Planck, ang kanilang mga kalaban ay mas pragmatic. Ang pisikal na kahulugan ng kanilang mga ideya ay nabawasan sa "pagkalkula sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng klasikal na mekanika ng halaga ng pangunahing angular momentum ng elektron. P e (momentum na nauugnay sa pag-ikot ng isang electron sa paligid ng sarili nitong axis) at pagkuha ng mathematical expression para sa pare-pareho ng Planck na " h » sa pamamagitan ng mga kilalang pangunahing constant.” Mula sa kung saan ang pisikal na nilalang ay pinatunayan: " Ang pare-pareho ni Planck « h » ay katumbas ng laki klasiko ang pangunahing angular momentum ng isang electron (na nauugnay sa pag-ikot ng electron sa paligid ng sarili nitong axis), na pinarami ng 4 p. ”

Ang kamalian ng mga pananaw na ito ay nakasalalay sa hindi pagkakaunawaan ng likas na katangian ng elementarya na mga particle at ang pinagmulan ng paglitaw ng pare-pareho ng Planck. Ang isang elektron ay isang elemento ng istruktura ng isang atom ng isang sangkap, na may sariling layunin sa pagganap - ang pagbuo ng mga katangian ng physicochemical ng mga atomo ng isang sangkap. Samakatuwid, hindi ito maaaring kumilos bilang isang carrier ng electromagnetic radiation, ibig sabihin, ang hypothesis ni Planck tungkol sa paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng isang quantum sa isang electron ay hindi naaangkop.

Upang patunayan ang pisikal na kakanyahan ng pare-pareho ng Planck, isaalang-alang natin ang problemang ito sa isang makasaysayang aspeto. Ito ay sumusunod mula sa itaas na ang solusyon sa problema ng "ultraviolet catastrophe" ay ang hypothesis ni Planck na ang radiation ng isang ganap na itim na katawan ay nangyayari sa mga bahagi, i.e., energy quanta. Maraming mga physicist noong panahong iyon ang unang nag-akala na ang quantization ng enerhiya ay resulta ng ilang hindi kilalang pag-aari ng bagay na sumisipsip at naglalabas ng mga electromagnetic wave. Gayunpaman, noong 1905, binuo ni Einstein ang ideya ni Planck, na ipinapalagay na ang quantization ng enerhiya ay isang pag-aari ng electromagnetic radiation mismo. Batay sa hypothesis ng light quanta, ipinaliwanag niya ang ilang pattern ng photoelectric effect, luminescence, at photochemical reactions.

Ang bisa ng hypothesis ni Einstein ay pinatunayan sa eksperimentong pag-aaral ng photoelectric effect ni R. Millikan (1914-1916) at ng pag-aaral ng X-ray scattering ng mga electron ni A. Compton (1922-1923). Kaya, naging posible na isaalang-alang ang light quantum bilang elementary particle, na napapailalim sa parehong mga kinematic laws bilang mga particle ng matter.

Noong 1926, iminungkahi ni Lewis ang terminong "photon" para sa particle na ito, na pinagtibay ng siyentipikong komunidad. Ayon sa modernong konsepto, ang photon ay isang elementary particle, isang quantum ng electromagnetic radiation. Photon rest mass m ang g ay zero (pang-eksperimentong limitasyon m g<5 . 10 -60 г), и поэтому его скорость равна скорости света . Электрический заряд фотона также равен нулю .

Kung ang isang photon ay isang quantum (carrier) ng electromagnetic radiation, kung gayon ang electric charge nito ay hindi maaaring katumbas ng zero sa anumang paraan. Ang hindi pagkakapare-pareho ng representasyong ito ng photon ay naging isa sa mga dahilan para sa hindi pagkakaunawaan ng pisikal na kakanyahan ng pare-pareho ng Planck.

Ang hindi malulutas na pagpapatibay ng pisikal na kakanyahan ng pare-pareho ni Planck sa loob ng balangkas ng mga umiiral na pisikal na teorya ay ginagawang posible na mapagtagumpayan ang etherodynamic na konsepto na binuo ni V.A. Atsukovsky.

Sa mga modelong etherodynamic, ang mga elementarya na particle ay binibigyang kahulugan bilang saradong vortex formations(mga singsing), sa mga dingding kung saan ang eter ay makabuluhang siksik, at ang mga elementarya na particle, mga atomo at mga molekula ay mga istrukturang nagsasama-sama ng gayong mga vortex. Ang pagkakaroon ng singsing at helical na paggalaw ay tumutugma sa pagkakaroon ng isang mekanikal na sandali (spin) sa mga particle na nakadirekta sa kahabaan ng axis ng libreng paggalaw nito.

Ayon sa konseptong ito, sa istruktura, ang isang photon ay isang closed toroidal vortex na may annular motion ng torus (tulad ng mga gulong) at isang helical motion sa loob nito. Ang pinagmulan ng pagbuo ng photon ay ang pares ng proton-electron ng mga atomo ng bagay. Bilang resulta ng paggulo, dahil sa simetrya ng istraktura nito, ang bawat pares ng proton-electron ay bumubuo ng dalawang photon. Ang pang-eksperimentong kumpirmasyon nito ay ang proseso ng paglipol ng isang elektron at isang positron.

Ang photon ay ang tanging elementary particle na nailalarawan sa pamamagitan ng tatlong uri ng paggalaw: rotational motion sa paligid ng sarili nitong axis ng rotation, rectilinear motion sa isang partikular na direksyon, at rotational motion na may partikular na radius. R may kaugnayan sa axis ng linear motion. Ang huling paggalaw ay binibigyang kahulugan bilang paggalaw sa kahabaan ng cycloid. Ang cycloid ay isang pana-panahong paggana sa kahabaan ng abscissa, na may period 2π R (\displaystyle 2\pi r)/…. Para sa isang photon, ang cycloid period ay binibigyang kahulugan bilang isang wavelength λ , na siyang argumento ng lahat ng iba pang mga parameter ng photon.

Sa kabilang banda, ang wavelength ay isa rin sa mga parameter ng electromagnetic radiation: isang perturbation (pagbabago ng estado) ng electromagnetic field na nagpapalaganap sa kalawakan. Kung saan ang wavelength ay ang distansya sa pagitan ng dalawang puntos sa espasyo na pinakamalapit sa isa't isa, kung saan ang mga oscillations ay nangyayari sa parehong yugto.

Mula sa kung saan sumusunod ang isang makabuluhang pagkakaiba sa mga konsepto ng wavelength para sa isang photon at electromagnetic radiation sa pangkalahatan.

Para sa isang photon, ang wavelength at frequency ay nauugnay sa kaugnayan

ν = u γ / λ, (2)

saan ikaw γ ay ang bilis ng rectilinear motion ng photon.

Ang photon ay isang konsepto na tumutukoy sa isang pamilya (set) ng elementarya na mga particle na pinagsama ng mga karaniwang palatandaan ng pagkakaroon. Ang bawat photon ay nailalarawan sa pamamagitan ng tiyak na hanay ng mga katangian nito, isa na rito ang wavelength. Kasabay nito, isinasaalang-alang ang pagkakaugnay ng mga katangiang ito mula sa isa't isa, sa pagsasagawa ito ay naging maginhawa upang kumatawan sa mga katangian (parameter) ng isang photon bilang mga function ng isang variable. Ang wavelength ng photon ay tinutukoy bilang isang malayang variable.

Kilalang halaga ikaw λ = 299 792 458 ± 1.2 / tinukoy bilang bilis ng liwanag. Ang halagang ito ay nakuha ni K. Ivenson at ng kanyang mga katrabaho noong 1972 gamit ang cesium frequency standard ng CH 4 laser, at gamit ang krypton frequency standard, ang wavelength nito (mga 3.39 μm). Kaya, pormal, ang bilis ng liwanag ay tinukoy bilang ang rectilinear na bilis ng mga photon na may wavelength λ = 3,39 10 -6 m. Sa teoryang (\displaystyle 2\pi r)/… itinatag na ang bilis ng (rectilinear) na mga photon ay variable at non-linear, i.e. u λ = f( λ). Ang pang-eksperimentong kumpirmasyon nito ay ang gawaing nauugnay sa pagsasaliksik at pagpapaunlad ng mga pamantayan ng dalas ng laser (\displaystyle 2\pi r)/…. Ito ay sumusunod mula sa mga resulta ng mga pag-aaral na ang lahat ng mga photon para sa kung saan λ < 3,39 10 -6 m gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Ang naglilimita sa bilis ng mga photon (gamma range) ay ang pangalawang bilis ng tunog ng eter 3 10 8 m/s (\displaystyle 2\pi r)/….

Ang mga pag-aaral na ito ay nagpapahintulot sa amin na gumuhit ng isa pang makabuluhang konklusyon na ang pagbabago sa bilis ng mga photon sa rehiyon ng kanilang pag-iral ay hindi lalampas sa ≈ 0.1%. Ang ganitong medyo maliit na pagbabago sa bilis ng mga photon sa rehiyon ng kanilang pag-iral ay nagpapahintulot sa amin na magsalita ng bilis ng mga photon bilang isang quasi-constant na halaga.

Ang photon ay isang elementarya na particle na ang mga katangiang hindi maalis ay mass at electric charge. Pinatunayan ng mga eksperimento ni Erengaft na ang electric charge ng isang photon (subelectron) ay may tuluy-tuloy na spectrum, at mula sa mga eksperimento ni Millikan ay sinusunod nito na para sa isang X-ray photon, na may wavelength na humigit-kumulang 10 -9 m, ang electric charge ay 0.80108831 C (\ displaystyle 2\pi r )/….

Ayon sa unang materialized na kahulugan ng pisikal na kakanyahan ng electric charge: " ang elementary electric charge ay proporsyonal sa masa na ibinahagi sa seksyon ng elementary vortex“ sumusunod sa baligtad na pahayag na ang masa na ibinahagi sa cross section ng vortex ay proporsyonal sa singil ng kuryente. Batay sa pisikal na katangian ng singil ng kuryente, sumusunod na ang masa ng photon ay mayroon ding tuloy-tuloy na spectrum. Batay sa pagkakapareho ng istruktura ng mga elementarya na particle ng proton, electron at photon, ang mga halaga ng masa at radius ng proton (ayon sa pagkakabanggit, m p = 1.672621637(83) 10 -27 kg, rp = 0.8751 10 -15 m (\displaystyle 2\pi r)/…), pati na rin sa ilalim ng pagpapalagay na ang density ng eter sa mga particle na ito ay pantay, ang photon mass ay tinatantya sa 10 -40 kg, at ang circular orbit nito radius ay 0.179◦10 −16 m, ang radius ng photon body (ang panlabas na radius ng torus) ay malamang na nasa hanay na 0.01 - 0.001 ng radius ng circular orbit, ibig sabihin, mga 10 -19 - 10 -20 m.

Batay sa mga konsepto ng multiplicity ng mga photon at ang pag-asa ng mga parameter ng photon sa wavelength, pati na rin ang mga nakumpirma na eksperimentong katotohanan ng pagpapatuloy ng spectrum ng electric charge at masa, maaari nating ipagpalagay na e λ , m λ = f ( λ ) , na may katangiang quasi-constant.

Batay sa nabanggit, masasabi natin na ang expression (1) na nagtatatag ng ugnayan ng enerhiya ng anumang sistema sa panahon ng paglabas o pagsipsip ng electromagnetic radiation na may dalas. ν (\displaystyle ~\nu ) ay walang iba kundi ang kaugnayan sa pagitan ng enerhiya ng mga photon na ibinubuga o hinihigop ng katawan at ang dalas (haba ng daluyong) ng mga photon na ito. At ang pare-pareho ng Planck ay ang koepisyent ng ugnayan. Ang gayong representasyon ng ugnayan sa pagitan ng enerhiya ng isang photon at ang dalas nito ay nag-aalis mula sa pare-pareho ng Planck ng kahalagahan ng pagiging pangkalahatan at pundamentalidad nito. Sa kontekstong ito, ang pare-pareho ng Planck ay nagiging isa sa mga parameter ng photon, depende sa wavelength ng photon.

Para sa isang kumpleto at sapat na patunay ng pahayag na ito, isaalang-alang natin ang aspeto ng enerhiya ng photon. Ito ay kilala mula sa pang-eksperimentong data na ang isang photon ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang spectrum ng enerhiya na may non-linear na pagdepende: para sa mga infrared na photon. Е λ = 0.62 eV para sa λ = 2 10 -6 m, x-ray Е λ = 124 eV para sa λ = 10 -8 m, gamma Е λ = 124000 eV para sa λ = 10 -11 m. Mula sa likas na katangian ng paggalaw ng isang photon, sumusunod na ang kabuuang enerhiya ng isang photon ay binubuo ng kinetic energy ng pag-ikot sa paligid ng sarili nitong axis, ang kinetic energy ng pag-ikot sa isang circular path (cycloid) at ang enerhiya ng rectilinear galaw:

E λ = E 0 λ + E 1 λ+E 2 λ , (3)

kung saan ang E 0 λ = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ ay ang kinetic energy ng pag-ikot sa paligid ng sarili nitong axis,

Ang E 1 λ = m λ u λ 2 ay ang enerhiya ng rectilinear motion, E 2 λ = m λ R 2 λ ω 2 λ ay ang kinetic energy ng pag-ikot sa isang pabilog na landas, kung saan ang r γ λ ay ang radius ng photon body , R γ λ ay ang radius ng circular trajectory , ω γ λ ay ang natural na dalas ng pag-ikot ng photon sa paligid ng axis, ω λ = ν ay ang pabilog na dalas ng pag-ikot ng photon, ang m λ ay ang masa ng photon.

Kinetic energy ng isang photon sa isang circular orbit

E 2 λ = m λ r 2 λ ω 2 λ = m λ r 2 λ (2π u λ / λ) 2 = m λ u λ 2 ◦ (2π r λ / λ) 2 = E 1 λ ◦ (2π r λ / λ) 2 = E 1 λ ◦ /λ) 2 .

E 2 λ = E 1 λ ◦ (2π r λ / λ) 2 . (apat)

Ang expression (4) ay nagpapakita na ang kinetic energy ng rotation kasama ang isang circular trajectory ay bahagi ng energy ng rectilinear motion, na depende sa radius ng circular trajectory at ang wavelength ng photon

(2π r λ / λ) 2 . (5)

Tantyahin natin ang halagang ito. Para sa mga infrared na photon

(2π r λ / λ) 2 \u003d (2π 10 -19 m / 2 10 -6 m) 2 \u003d π 10 -13.

Para sa gamma-range photon

(2π r λ / λ) 2 \u003d (2π 10 -19 m / 2 10 -11 m) 2 \u003d π 10 -8.

Kaya, sa buong rehiyon ng pagkakaroon ng isang photon, ang kinetic energy ng pag-ikot nito sa isang pabilog na trajectory ay mas mababa kaysa sa enerhiya ng rectilinear motion at maaaring mapabayaan.

Tantyahin natin ang enerhiya ng rectilinear motion.

E 1 λ \u003d m λ u λ 2 \u003d 10 -40 kg (3 10 8 m / s) 2 \u003d 0.9 10 -23 kg m 2 / s 2 \u003d 5.61 10 -5 eV.

Ang enerhiya ng rectilinear motion ng isang photon sa balanse ng enerhiya (3) ay mas mababa kaysa sa kabuuang enerhiya ng photon, halimbawa, sa infrared range (5.61 10 -5 eV< 0,62 эВ), что указывает на то, что полная энергия фотона фактически определяется собственной кинетической энергией вращения вокруг оси фотона.

Kaya, dahil sa liit ng mga enerhiya ng rectilinear motion at motion kasama ang isang pabilog na trajectory, masasabi natin na ang spectrum ng enerhiya ng isang photon ay binubuo ng spectrum ng sarili nitong kinetic energies ng pag-ikot sa paligid ng photon axis.

Samakatuwid, ang expression (1) ay maaaring katawanin bilang

E 0 λ = hν ,

ibig sabihin.(\displaystyle ~E=h\nu )

m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ = h ν . (6)

h = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ν = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ . (7)

Ang pagpapahayag (7) ay maaaring katawanin sa sumusunod na anyo

h = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ = (m λ r 2 γ λ) ω 2 γ λ / ω λ = k λ (λ) ω 2 γ λ / ω λ .

h = k λ (λ) ω 2 γ λ / ω λ . (walo)

Kung saan ang k λ (λ) = m λ r 2 γ λ ay ilang quasi-constant.

Tantyahin natin ang mga halaga ng natural na mga frequency ng pag-ikot ng mga photon sa paligid ng axis: halimbawa,

para sa λ = 2 10 -6 m (infrared range)

ω 2 γ i = E 0i / m i r 2 γ i \u003d 0.62 1.602 10 −19 J / (10 -40 kg 10 -38 m 2) \u003d 0.99 1059 s -2,

ω γ i = 3.14 10 29 rpm.

para sa λ = 10 -11 m (gamma)

ω γ i = 1.4 10 32 rpm.

Tantyahin natin ang ratio ω 2 γ λ / ω λ para sa infrared at gamma photon. Pagkatapos palitan ang data sa itaas, nakukuha namin:

para sa λ = 2 10 -6 m (infrared range) - ω 2 γ λ / ω λ \u003d 6.607 10 44,

para sa λ = 10 -11 m (gamma range) - ω 2 γ λ / ω λ \u003d 6.653 10 44.

Iyon ay, ipinapakita ng expression (8) na ang ratio ng parisukat ng sariling dalas ng pag-ikot ng photon sa pag-ikot sa isang pabilog na landas ay isang quasi-constant na halaga para sa buong rehiyon ng pagkakaroon ng photon. Sa kasong ito, ang halaga ng dalas ng sariling pag-ikot ng photon sa rehiyon ng pagkakaroon ng photon ay nagbabago ng tatlong mga order ng magnitude. Mula sa kung saan sumusunod na ang pare-pareho ng Planck ay may katangian ng isang quasi-constant.

Binabago namin ang expression (6) bilang mga sumusunod

m λ r 2 γ λ ω γ λ ω γ λ = h ω λ .

M =h ω λ / ω γ λ , (9)

kung saan ang M = m λ r 2 γ λ ω γ λ ay ang intrinsic gyroscopic moment ng photon.

Mula sa expression (9) ay sumusunod sa pisikal na kakanyahan ng pare-pareho ng Planck: Ang pare-pareho ng Planck ay isang koepisyent ng proporsyonalidad na nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng sariling gyroscopic moment ng photon at ang ratio ng mga rotational frequency (kasama ang circular trajectory at ang sarili nito), na may katangian ng isang quasi-constant sa buong rehiyon ng pagkakaroon ng photon.

Binabago namin ang expression (7) bilang mga sumusunod

h = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ = m λ r 2 γ λ m λ r 2 γ λ R 2 λ ω 2 γ λ / (m λ r 2 γ λ R 2 λ)ω

= (m λ r 2 γ λ ω γ λ) 2 R 2 λ / (m λ R 2 λ ω λ r 2 γ λ) =M 2 γ λ R 2 λ / M λ r 2 γ λ ,

h = (M 2 γ λ / M λ) (R 2 λ / r 2 γ λ),

h ( r 2 γ λ /R 2 λ), = (M 2 γ λ / M λ) (10)

Ipinapakita rin ng expression (10) na ang ratio ng square ng intrinsic gyroscopic moment ng isang photon sa gyroscopic moment of motion kasama ang isang circular trajectory (cycloid) ay isang quasi-constant na halaga sa buong rehiyon ng pagkakaroon ng isang photon at ay tinutukoy ng ekspresyon h ( r 2 γ λ /R 2 λ).