что называют ультрафиолетовой катастрофой
Ультрафиолетовая катастрофа
Резюме
История
Описание
Теория излучения предсказывает, что излучение, испускаемое нагретым телом, пропорционально абсолютной температуре и обратно пропорционально квадрату длины волны.
В течение 1900 года эксперименты показали, что эта теория излучения хорошо работает для излучения в диапазоне от инфракрасного до зеленого. С другой стороны, для синего, фиолетового и, тем более, ультрафиолетового, результаты совершенно не согласуются с этой теорией, которая терпит поражение. Например, согласно теории, пожар в дымовой трубе может быть источником смертельной радиации ( гамма-лучей ).
Чтобы дать ответ на эту проблему теории излучения, немецкий физик Макс Планк в конце 1900 года предложил революционную идею, которая впервые постулировала, что физическое явление может быть прерывистым.
Классическое разрешение черного тела
Черное тело моделируется как полость, содержащая энергию в форме электромагнитного поля. Из-за граничных условий поле принимает форму стоячей волны, допускающей дискретный набор мод.
Например, горизонтальные режимы прямоугольника могут иметь только частоту :
Ниже: иллюстрация граничных условий в размерности 1 и изображение возможных дискретных собственных мод (см. Также статьи « Волна на колеблющейся струне и стоячая волна» ).
В электромагнетизме в более общем плане показано, что количество мод на единицу частоты резонатора пропорционально квадрату частоты:
Таким образом, энергия на единицу частоты стремится к бесконечности, когда частота стремится к бесконечности, а полная энергия бесконечна.
Ультрафиолетовая катастрофа
Ультрафиоле́товая катастро́фа — физический термин, описывающий парадокс классической физики, состоящий в том, что полная мощность теплового излучения любого нагретого тела должна быть бесконечной. Название парадокс получил из-за того, что спектральная плотность энергии излучения должна была неограниченно расти по мере сокращения длины волны.
По сути этот парадокс показал если не внутреннюю противоречивость классической физики, то во всяком случае крайне резкое (абсурдное) расхождение с элементарными наблюдениями и экспериментом.
Так как это не согласуется с экспериментальным наблюдением, в конце XIX века возникали трудности в описании фотометрических характеристик тел.
Проблема была решена при помощи квантовой теории излучения Макса Планка в 1900 году.
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Ультрафиолетовая катастрофа» в других словарях:
ультрафиолетовая катастрофа — ultravioletinė katastrofa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ultraviolet catastrophe vok. Ultraviolettkatastrophe, f rus. ультрафиолетовая катастрофа, f pranc. catastrophe à ultraviolet, f; catastrophe ultraviolette, f … Fizikos terminų žodynas
Ультрафиолетовая расходимость — в квантовой теории поля один из вариантов бесконечных выражений, возникающий в квантовой теории поля до применения процедуры перенормировки. Технически, ультрафиолетовая расходимость получается из петлевых фейнмановских диаграмм, при… … Википедия
Закон Рэлея — Джинса — Закон Рэлея Джинса закон излучения Рэлея Джинса для равновесной плотности излучения абсолютно чёрного тела u(ω,T) и для испускательной способности абсолютно чёрного тела f(ω,T) который получили Рэлей и Джинс, в рамках классической… … Википедия
Теорема о равнораспределении — Тепловое движение α пептида. Сложное дрожащее движение атомов, составляющих пептид, случайно, и энергия отдельного атома флуктуирует в широких пределах, но с помощью закона равнораспределения вычисляют как среднюю кинетическую энергию каждого… … Википедия
Закон равнораспределения — Тепловое движение α пептида. Сложное дрожащее движение атомов, составляющих пептид, случайно, и энергия отдельного атома флуктуирует в широких пределах, но с помощью закона равнораспределения вычисляют как среднюю кинетическую энергию каждого… … Википедия
Эквипарциальная теорема — Тепловое движение α пептида. Сложное дрожащее движение атомов, составляющих пептид, случайно, и энергия отдельного атома флуктуирует в широких пределах, но с помощью закона равнораспределения вычисляют как среднюю кинетическую энергию каждого… … Википедия
Закон Рэлея — Джинса закон излучения Рэлея Джинса для равновесной плотности излучения абсолютно чёрного тела и для испускательной способности абсолютно чёрного тела который получили Рэлей и Джинс, в рамках классической статистики (теорема о… … Википедия
Классическая физика — Классическая физика физика до появления квантовой теории и теории относительности. Основы классической физики были заложены в Эпоху Возрождения рядом учёных, из которых особенно выделяют Ньютона создателя классической механики.… … Википедия
Закон излучения Рэлея — Джинса — Закон Релея Джинса закон излучения Рэлея Джинса для равновесной плотности излучения абсолютно чёрного тела u(ω,T) и для испускательной способности абсолютно чёрного тела f(ω,T) который получили Релей и Джинс, в рамках классической статистики о… … Википедия
Ультрафиолетовая катастрофа
По сути, этот парадокс показал если не внутреннюю противоречивость классической физики, то, во всяком случае, крайне резкое расхождение с элементарными наблюдениями и экспериментом.
Так как это не согласуется с экспериментальным наблюдением, в конце XIX века возникали трудности в описании фотометрических характеристик тел.
Проблема была решена при помощи квантовой теории излучения Макса Планка в 1900 году.
Связанные понятия
Основные положения статистической интерпретации волновой функции были сформулированы М. Борном в 1926 году, как только было опубликовано волновое уравнение Шрёдингера. В отличие от интерпретации Шрёдингера, представляющей электрон в атоме в виде волнового пакета, интерпретация М.Борна рассматривала электрон в атоме как отрицательно заряженную элементарную частицу и сохраняла структуру электрона. Но при этом законы движения электрона в атоме приобретают вероятностный характер, определяемый волновой.
В физике элементарных частиц и физике конденсированного состояния, голдстоуновские бозоны или бозоны Намбу-Голдстоуна − бозоны, которые обязательно появляются в моделях, испытывающих спонтанное нарушение непрерывной симметрии. Они были открыты Йоитиро Намбу в контексте механизма сверхпроводимости БКШ, и позднее объяснены и систематически обобщены в свете квантовой теории поля Д. Голдстоуном.
Согласно концепции переме́нной ско́рости све́та (ПСС) считается, что скорость света в вакууме, обычно обозначаемая c, в некоторых случаях может не быть константой. В большинстве ситуаций в физике конденсированного состояния распространение света в среде действительно происходит с меньшей скоростью, чем в вакууме. Кроме того, в некоторых расчётах квантовой теории поля необходимо учитывать, что виртуальные фотоны должны двигаться на короткие расстояния в том числе со скоростью, отличной от скорости.
Пра́вилами отбо́ра в спектроскопии называют ограничения и запрет на переходы между уровнями квантомеханической системы с поглощением или излучением фотона, наложенные законами сохранения и симметрией.
Эта статья — об энергетическом спектре квантовой системы. О распределении частиц по энергиям в излучении см. Спектр, Спектр излучения. Об энергетическом спектре сигнала см. Спектральная плотность.Энергетический спектр — набор возможных энергетических уровней квантовой системы.
В ультрафиолетовая катастрофа, также называемый Катастрофа Рэлея – Джинса, было предсказанием конца 19 века / начала 20 века классическая физика что идеал черное тело в тепловое равновесие будет излучать радиация во всех частотных диапазонах, излучая больше энергии с увеличением частоты. Вычислив общее количество излучаемой энергии (то есть сумму излучений во всех частотных диапазонах), можно показать, что черное тело, вероятно, выделит произвольно большое количество энергии. Это заставит всю материю мгновенно излучать всю свою энергию, пока она не приблизится к абсолютному нулю, что указывает на необходимость новой модели поведения черных тел.
Термин «ультрафиолетовая катастрофа» впервые был использован в 1911 г. Поль Эренфест, но эта концепция возникла в результате статистического вывода Закон Рэлея – Джинса. Эта фраза относится к тому факту, что закон Рэлея-Джинса точно предсказывает экспериментальные результаты при частотах излучения ниже 10 5 ГГц, но начинает расходиться с эмпирическими наблюдениями, когда эти частоты достигают ультрафиолетовый регион электромагнитный спектр. [1] С момента первого появления этого термина он также использовался для других предсказаний аналогичного характера, как в квантовая электродинамика и такие случаи как ультрафиолетовое расхождение.
Содержание
Проблема
Пример из Мейсона История наук, [2] иллюстрирует многомодовую вибрацию через кусок веревки. Как естественный вибратор, струна будет колебаться с конкретные режимы (стоячие волны струны в гармоническом резонансе), зависящие от длины струны. В классической физике излучатель энергии действует как естественный вибратор. И поскольку каждая мода будет иметь одинаковую энергию, большая часть энергии в собственном вибраторе будет приходиться на меньшие длины волн и более высокие частоты, на которых находится большинство мод.
Согласно классическому электромагнетизму, количество электромагнитных мод в трехмерном резонаторе на единицу частоты пропорционально квадрату частоты. Следовательно, это означает, что излучаемая мощность на единицу частоты должна быть пропорциональна квадрату частоты. Таким образом, как мощность на данной частоте, так и общая излучаемая мощность неограничены по мере того, как учитываются все более высокие и более высокие частоты: это явно нефизично, поскольку общая излучаемая мощность резонатора не наблюдается бесконечности, что было независимо сделано Эйнштейн и по Лорд Рэйли и сэр Джеймс Джинс в 1905 г.
Решение
В ультрафиолетовая катастрофа, также называемый Катастрофа Рэлея – Джинса, было предсказанием конца 19 века / начала 20 века классическая физика что идеал черное тело в тепловое равновесие будет излучать радиация во всех частотных диапазонах, излучая больше энергии с увеличением частоты. Вычислив общее количество излучаемой энергии (то есть сумму излучений во всех частотных диапазонах), можно показать, что черное тело, вероятно, выделит произвольно большое количество энергии. Это заставит всю материю мгновенно излучать всю свою энергию, пока она не приблизится к абсолютному нулю, что указывает на необходимость новой модели поведения черных тел.
Термин «ультрафиолетовая катастрофа» впервые был использован в 1911 г. Поль Эренфест, но эта концепция возникла в результате статистического вывода Закон Рэлея – Джинса. Эта фраза относится к тому факту, что закон Рэлея-Джинса точно предсказывает экспериментальные результаты при частотах излучения ниже 10 5 ГГц, но начинает расходиться с эмпирическими наблюдениями, когда эти частоты достигают ультрафиолетовый регион электромагнитный спектр. [1] С момента первого появления этого термина он также использовался для других предсказаний аналогичного характера, как в квантовая электродинамика и такие случаи как ультрафиолетовое расхождение.
Содержание
Проблема
Пример из Мейсона История наук, [2] иллюстрирует многомодовую вибрацию через кусок веревки. Как естественный вибратор, струна будет колебаться с конкретные режимы (стоячие волны струны в гармоническом резонансе), зависящие от длины струны. В классической физике излучатель энергии действует как естественный вибратор. И поскольку каждая мода будет иметь одинаковую энергию, большая часть энергии в собственном вибраторе будет приходиться на меньшие длины волн и более высокие частоты, на которых находится большинство мод.
Согласно классическому электромагнетизму, количество электромагнитных мод в трехмерном резонаторе на единицу частоты пропорционально квадрату частоты. Следовательно, это означает, что излучаемая мощность на единицу частоты должна быть пропорциональна квадрату частоты. Таким образом, как мощность на данной частоте, так и общая излучаемая мощность неограничены по мере того, как учитываются все более высокие и более высокие частоты: это явно нефизично, поскольку общая излучаемая мощность резонатора не наблюдается бесконечности, что было независимо сделано Эйнштейн и по Лорд Рэйли и сэр Джеймс Джинс в 1905 г.