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537、量子宝贝是如何诞生的?
送交者: 和颜清心 2018年10月11日21:59:52 于 [教育学术] 发送悄悄话

第 2 日(三)

 

量子宝贝是如何诞生的

    

 —— 诞生的过程和意义是什么?


 

一、“量子”诞生的背景 


 “量子”是在20世纪初诞生的,

她是在物理学家

热辐射的研究中诞生并完善的。


 

A   什么是热辐射

  “热辐射”是说,


 任何具有温度的物体,

 都有一定频率的电磁波辐射出来。

 就是说

 所有物体都会发射电磁波。

这是因为任何物体的分子,

都包含着带电粒子

因此分子的运动,

会导致物体向外发射电磁波。

这种电磁辐射

因为与热度有关,故称为“热辐射”。

物体所发出的热辐射,

具有连续的“能谱”,

但所发射的能量及波长的分布,

是会随温度的变化而变化的。

一般来讲,

温度越高,发射的能量越大,

发射的电磁波波长越短


温度在800K*以下的

物体所发出的电磁波,

一般都在‘红外区域’,

这种电磁波仅仅有热效应。

只有在温度进一步提高时,

人眼才能看到它们所发出的光。


*注:800K 中的K

是开尔文(Kelvin)的意思,

Kelvin是温度的计量单位。

其创立者是英国开尔文勋爵。

 








英国数学开尔文勋爵(1824-1907年)

 

1848年开尔文勋爵在其论文《关于一种绝对温标》

中写道,需要一种以“绝对的冷”

(绝对零度)作为零点的温标。

开尔文用当时的空气温度计测算出

绝对零度等于273 °C。

K表示我们平时说的绝对零度-273.15摄氏度;

1K=-272.15摄氏度。


根据动力学理论,

当温度在‘绝对零度’时,

气体分子的动能为零。

但是根据热力学定律,

一般物体是不会处于绝对0度的。

所以可以说,

常态之下的物体都会有电磁波的辐射。

科学上常用一幅图来形象地表示电磁辐射。





电磁辐射的范围很广,

从无线电波、红外线,到可见光、紫外线、X射线等。




                      0k78.com

 

如图所示,描述‘波’要用到3个概念:


速度c ,实际代表光速;经典物理速度符号是 v),


波长(λ兰姆达)频率f)。


频率,一般用f表示。

但是在量子物理中,也用希腊字母ν表示

(希腊字母ν是N的小写,中文音译:纽niu 。

这里的ν是第13个希腊字母。不是英文的V 噢。

若用f表示频率时,f是英语frequncy单词的第1个字母)

 

 


sodes.myweb.hinet.net 







波长为什么等于速度除以频率?

这要从这 3 个东西到底是什么玩意说起:

如您所知,

波长是一个波上下振动一次所经过的长度;

速度表示运动的快慢(含方向),

即,单位时间内(例如在1秒内),

一个波(或一个物体),

向一个方向运动所经过的距离,

波(或物体)这样的运动本事,

就叫这个波(或这个物体)的运动速度。

 




现在让我们拿一个可爱的蜗牛来打比喻:

一个蜗牛爬行的速度,是它在1秒内能缓慢地移动多少距离,

蜗牛的这种运动本领就叫这只蜗牛的运动速度。

速度的单位可以用: 米每秒(符号m/s);千米每小时(km/h) 等来表示】




波的第3个概念是频率,频率是一个‘波’的振动次数

——把这句话说全了是:

所谓一个波的频率是这个波在单位时间内所能振动的次数,

现在让我们把‘波’的概念,换成一个物体,

看看,那只不甘寂寞的蜗牛,正在向我们缓缓爬来,

那只性情憨厚的蜗牛,不紧不慢地在一个凹凸不平的地上爬,

凹凸一个挨一个,并且每个凹凸的大小都一样,

如果这只蜗牛在1秒内,能爬上爬下地移动2个凹凸,

这时我们可以说,

蜗牛运行的频率是每秒2次(凹凸,读作‘洼突’)。

那么,每个‘凹凸’的长度是多少呢?回答:

凹凸长度(波长λ)=1秒内蜗牛爬的长度(速度v),

除以每秒能爬几个‘凹凸’(频率f)。

【注:速度的符号是小写字母v,读音是英文字母的读音】

朋友,若想真的了解其中的奥秘,

请在阅读后,将蜗牛爬行的事在头脑中演示一遍,

这样自然就会明白了。

Lambda(大写Λ,小写λ,是第11个希腊字母。

 

如果把电磁波的波速,比作您每秒钟要走的路,

那么可以把“波长”比作是您的“脚步的步辐”,

“频率”比作每秒钟可以走的“步数”。

人若迈的步子小(波长短),

那么所走的步数就多(频率高),

如此推想,结果是波长和频率是成反比关系的。


在“电磁波”,

也就是“电磁辐射”所发出的光中,

波长在0.7微米(μm)到0.4微米,

这一段的是可见的,叫可见光。


假若把金属加热到一定温度,就会发出红光

再加热,就会渐次发出黄光、白光、紫光

以及人们看不见的紫外线

 

注:可见光 颜色的波长,从长到短依次为,

->橙->黄->绿->青->蓝->紫 。

整个太阳光光谱完整覆盖(且超出)了

可见光光谱范围,

使得太阳光(在没有大气的情况下)呈白色。

至于人们在地上所看见的红日、蓝天等现象,

是由于大气层气体分子

短波长光线所作散射的结果。未完待续




 

谢谢阅读。





 


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