Sent på 1800-tallet - begynnelsen av 1900-tallet ble preget av fødselen av nye vitenskapelige konsepter som radikalt endret det vanlige bildet av verden. I 1887 ønsket de amerikanske fysikerne Edward Morley og Albert Michelson eksperimentelt å bekrefte de tradisjonelle ideene som lys (det vil si elektromagnetiske svingninger) forplanter seg i et spesielt stoff - eter, akkurat som lydbølger reiser gjennom rommet gjennom luften.
Uten å anta at opplevelsen av dem skulle vise det motsatte resultatet, ledet forskerne en lysstråle mot en gjennomsiktig plate plassert i en vinkel på 45 ° mot lyskilden. Bjelken er delt, delvis passerende gjennom platen, og delvis reflektert fra den i rette vinkler mot kilden. Forplantning med samme frekvens ble begge bjelker reflektert fra de vinkelrette speilene og ført tilbake til platen. Den ene reflekterte fra den, den andre gikk gjennom, og da den ene strålen ble lagt på en annen, dukket det inn interferenskant på skjermen. Hvis lyset beveget seg i noe stoff, ville den såkalte etervind måtte forskyve interferensmønsteret, men ingenting har endret seg i løpet av seks måneders observasjoner. Så Michelson og Morley innså at eter ikke eksisterer, og lys kan spre seg selv i et vakuum - absolutt tomhet. Dette diskrediterte den grunnleggende posisjonen til klassisk Newtonsk mekanikk om eksistensen av absolutt rom - den grunnleggende referanserammen, i forhold til hvilken eteren er i ro.
En annen "stein" i retning av klassisk fysikk var likningene til den skotske forskeren James Maxwell, som viste at lys beveger seg med en begrenset hastighet, som ikke er avhengig av "kildesobservatør" -systemet. Disse funnene tjente som drivkraft for dannelsen av to helt innovative teorier: kvante og relativitetsteorien.
I 1896 begynte den tyske fysikeren Max Planck (1858-1947) å studere varmestråler - særlig deres avhengighet av tekstur og farge på det utsendende objektet. Plancks interesse for dette emnet oppsto i forbindelse med tankeeksperimentet til hans landsmann Gustav Kirchhoff, utført i 1859. Kirchhoff skapte en modell av en absolutt svart kropp, som er en ideell ugjennomsiktig beholder som tar opp alle stråler som faller på den og ikke slipper dem ut, tvinger »Spretter gjentatte ganger av veggene og mister energi. Men hvis dette legemet blir oppvarmet, vil det begynne å avgi stråling, og jo høyere oppvarmingstemperaturen er, desto kortere er strålens bølgelengder, noe som betyr at strålene vil passere fra det usynlige spekteret til det synlige. Kroppen blir først rød og deretter hvit, fordi dens stråling vil kombinere hele spekteret. Den utsendte og absorberte strålingen vil komme i likevekt, det vil si, deres parametere vil bli de samme og uavhengige av stoffet som kroppen er laget av - energi vil bli absorbert og frigjort i like store mengder. Den eneste faktoren som kan påvirke strålingsspekteret er kroppstemperatur.
Etter å ha lært om Kirchhoffs funn, forsøkte mange forskere å måle temperaturen på en svart kropp og de tilsvarende bølgelengdene til de utsendte strålene. Selvfølgelig gjorde de det ved hjelp av metodene fra klassisk fysikk - og … de kom til en blindvei og fikk helt meningsløse resultater. Med en økning i kroppstemperatur og følgelig en nedgang i bølgelengden av stråling til det ultrafiolette spekteret, økte intensiteten av bølgesvingninger (energitetthet) til uendelig. I mellomtiden viste eksperimenter det motsatte. Skinner en glødelampe lysere enn et røntgenrør? Og er det mulig å varme en svart terning slik at den blir radioaktiv?
For å eliminere dette paradokset, kalt den ultrafiolette katastrofen, fant Planck i 1900 en original forklaring på hvordan strålingsenergien til en svart kropp oppfører seg. Forskeren antydet at atomene, vibrerende, frigjør energi i strengt doserte deler - kvanta, og jo kortere bølgen og jo høyere vibrasjonsfrekvensen er, jo større er kvanten, og omvendt. For å beskrive kvantumet, avledet Planck en formel hvor energimengden kan bestemmes av produktet av frekvensen av bølgen og handlingskvantumet (konstant lik 6,62 × 10-34 J / s).
I desember presenterte forskeren sin teori for medlemmer av det tyske fysiske samfunn, og denne hendelsen markerte begynnelsen på kvantefysikk og mekanikk. På grunn av mangelen på bekreftelse av reelle eksperimenter vekket Plancks oppdagelse imidlertid langt fra umiddelbart. Og forskeren selv presenterte først kvanta ikke som materielle partikler, men som en matematisk abstraksjon. Bare fem år senere, da Einstein fant en begrunnelse for den fotoelektriske effekten (slo ut elektroner fra et stoff under påvirkning av lys), og forklarte dette fenomenet ved å "dosere" den utstrålte energien, fant Plancks formel anvendelsen. Da ble det klart for alle at dette ikke var tomme spekulasjoner, men en beskrivelse av et reelt fenomen på mikronivå.
Forresten, forfatteren av relativitetsteorien selv satte stor pris på arbeidet til sin kollega. I følge Einstein ligger Plancks fortjeneste i å bevise at ikke bare materie består av partikler, men også energi. Dessuten fant Planck et handlingskvantum - en konstant som koblet strålingsfrekvensen med størrelsen på energien, og denne oppdagelsen vendte fysikken opp ned og startet utviklingen i en annen retning. Einstein spådde at det ville være takket være Plancks teori at det ville være mulig å lage en modell av atomet og forstå hvordan energi oppfører seg når atomer og molekyler forfaller. I følge den store fysikeren ødela Planck grunnlaget for den newtonske mekanikken og viste en ny måte å forstå verdensordenen på.
Salgsfremmende video:
Nå brukes Plancks konstant i alle ligninger og formler for kvantemekanikk, og skiller makrokosmos, lever i henhold til Newtons lover, og mikrokosmos, der kvantelov fungerer. For eksempel bestemmer denne koeffisienten skalaen som Heisenberg usikkerhetsprinsippet fungerer på - det vil si manglende evne til å forutsi egenskapene og oppførselen til elementære partikler. Faktisk, i kvanteverdenen, har alle objekter en dobbelt karakter, som oppstår to steder samtidig, og manifesterer seg som en partikkel på et punkt og som en bølge på et annet, etc.
Etter å ha oppdaget kvanta, grunnla Max Planck kvantefysikk, i stand til å forklare fenomener på atom- og molekylnivå, som er utenfor kraften i klassisk fysikk. Hans teori ble grunnlaget for den videre utviklingen av dette vitenskapelige feltet.
