Зарождение квантовой теории

Величайшая революция в физике совпала с началом XX века. Попытки объяснить наблюдаемые на опытах закономерности распределения энергии в спектрах теплового излучения (электро­магнитного излучения нагретого тела) оказались несостоятельны­ми. Многократно проверенные законы электромагнетизма Макс­велла неожиданно «забастовали», когда их попытались применить к проблеме излучения веществом коротких электромагнитных волн. И это тем более удивительно, что эти законы превосходно описывают излучение радиоволн антенной и что в свое время само существование электромагнитных волн было предсказано на основе этих законов.

Электродинамика Максвелла приводила к бессмысленному выводу, согласно которому нагретое тело, непрерывно теряя энергию вследствие излучения электромагнитных волн, должно охладиться до абсолютного нуля. Согласно классической теории тепловое равновесие между веществом и излучением невозможно. Однако повседневный опыт показывает, что ничего подобного в действительности нет. Нагретое тело не расходует всю свою энергию на излучение электромагнитных волн.

В поисках выхода из этого противоречия между теорией и опытом немецкий физик Макс Планк предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями — квантами. Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте n излучения:

Е = hn

Коэффициент пропорциональности h получил название постоян­ной Планка.

Предположение Планка фактически означало, что законы классической физики неприменимы к явлениям микромира.

Построенная Планком теория теплового излучения превосход­но согласовалась с экспериментом. По известному из опыта Распределению энергии по частотам было определено значение постоянной Планка. Оно оказалось очень малым:

h = 6,63×10 ^-34 Дж×с.

В следующем параграфе мы рассмотрим другое физическое

Итак, Планк указал выход из трудностей, с которыми столкну­лась теория. Но этот успех был получен за счет отказа от законов классической физики применительно к микроскопическим систе­мам и излучению.