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

对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。

零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）和 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，

红->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

对短波长光线所作散射的结果。未完待续

谢谢阅读。