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5. 电子自旋的提出
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上一代人能取得自然知识的如此神奇进展，应归功于人们从传统思想束缚下获得的这一解放。 ——玻尔
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
1896年，德国物理学家维恩通过半理论半经验的方法，得到一个辐射能量分布公式：
这个公式只在短波区、温度较低时和实验结果符合，而在长波区不符。
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
——金斯定律
这一公式却只有在长波区和实验结果符合，而在短波区不符。由于辐射能量与频率ν的平方成正比，因此当波长接近紫外时，能量为无限大!即在紫色端发散。
但瑞利、金斯两人得出的共识，是根据经典物理的理论严密推导的，瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人，理论值与实验值在短波区的北辙南辕，揭示了经典物理学面临的严重困难，使人们不得不称之为“紫外灾难”。
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
德国人，1874年考入慕尼黑大学数学系，因为爱好又转向物理，他的老师约里劝他不要选物理，但普朗克选了物理并于1879年获得博士学位。1880年起先后在慕尼黑大学和麦基尔大学任教。1888年柏林大学任命他为基尔霍夫的继任人和为他新设立的理论物理研究所所长。1894年当选为普鲁士皇家科学院院士， 1918年因发现能量子获得诺贝尔物理学奖。 同年被选为英国皇家学会会员，1930-1937年任威廉皇家协会会长。
普朗克将代表短波方向的维恩公式和代表长波方向的实验结果结合在一起，得到普朗克辐射定律：
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
当ν→0，即在长波范围，普朗克定律变为瑞利—金斯公式。
当ν→∞，即在短波范围，又与维恩定律一致。
鲁本斯得知这一公式后，立即把自己的实验结果和理论曲线相比较，完全符合。于是两人于1900年10月19日向德国物理学会做了报告。题目是《维恩光谱方程的改进》。
普朗克为一理论物理学家，他不满足于找到一个经验公式，普朗克写道:“……从10月19日提出这个公式开始，我就致力于找出这个公式的真正物理意义。这个问题使我直接去考虑熵和几率之间的关系，也就是说把我引到了波尔兹曼的思想。”
1900年12月14日，普朗克明确提出了能量子概念，并指出每个能量子的能量与频率ν成正比，这一天，被称为量子力学的诞生日。
普朗克从这些假设出发可以得到他的黑体辐射公式。
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
普朗克的矛盾
普朗克的能量子假说，对能量连续的观点形成了严重冲击，人们只承认普朗克公式，却不接受他的能量子假说。就连普朗克本人也不能正确理解能量子的物理意义。对此，他的心情非常矛盾，一方面直觉告诉他：这个发现不同寻常，另一方面他又总想回到经典理论的立场上去。他说：“在将作用量子h引入理论时，应当尽可能保守从事；这就是说，除非业已表明绝对必要，否则不要改变现有理论。”
1911年普朗克认为只是在发射过程中才是量子化的，而吸收则完全是连续进行的。到了1914年，干脆取消了量子假说（ε→0），认为发射过程也是连续的。但一次一次的失败使他最终放弃了自己的倒退立场。为此他百感交集：“为了使作用量子能以某种方式容入经典理论中，我花了几年的时间（一直到1915年），它们耗费了我大量的精力。 …现在我懂得了一件事实，基本作用量子在物理学中所起的作用远比我最初设想的要深刻的多。”
光电效应
康普顿效应
一、光电效应
01
1887年赫兹发现了光电效应。当时赫兹在验证麦克撕韦的电磁理论的火花放电实验时，意外发现：如果接收电磁波的电极受到紫外线照射，火花放电就变的容易产生。并将这一现象发表于论文《紫外线对放电的影响》。
02
1905年6月、1906年3月、11月，爱因斯坦连续发表了三篇论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》《论光的产生与吸收》《普朗克的辐射和比热理论》。提出光两字理论，并对光电效应进行了解释。
03
美国实验物理学家密立根从1905年起，花了十年时间。
爱因斯坦 “因对理论物理所做的贡献，特别是发现了光电效应定律” 获1921年诺贝尔物理学奖。
密立根也因此获1923年诺贝尔物理学奖。