文档介绍：量子论和相对论是现代物理学的两大基础理论。它们是在二十世纪头30年发生的物理学革命的过程中产生和形成的,并且也是这场革命的主要标志和直接的成果,量子论的诞生成了物理学革命的第一声号角。经过许多物理学家不分民族和国籍的国际合作,在1927年它形成了一个严密的理论体系。它不仅是人类洞察自然所取得的富有革命精神和极有成效的科学成果,而且在人类思想史上也占有极其重要的地位。如果说相对论作为时空的物理理论从根本上改变人们以往的时空观念,那么量子论则很大程度改变了人们的实践,使人类对自然界的认识又一次深化。它对人与自然之间的关系的重要修正,影响到人类对掌握自己命运的能力的看法。量子论的创立经历了从旧量子论到量子力学的近30年的历程。量子力学产生以前的量子论通常称旧量子论。它的主要内容是相继出现的普朗克量子假说、爱因斯坦的光量子论和玻尔的原子理论。
热辐射研究和普朗克能量子假说
十九世纪中叶,冶金工业的向前发展所要求的高温测量技术推动了热辐射的研究。已经成为欧洲工业强国的德国有许多物理学家致力于这一课题的研究。德国成为热辐射研究的发源地。所谓热辐射就是物体被加热时发出的电磁波。所有的热物体都会发出热辐射。凝聚态物质(固体和液体)发生的连续辐射很强地依赖它的温度。一个物体被加热从暗到发光,从发红光到黄光、蓝光直至白光。1859年,柏林大学教授基尔霍夫(1824—1887年)根据实验的启发,提出用黑体作为理想模型来研究热辐射。所谓黑体是指一种能够完全吸收投射在它上面的辐射而全无反射和透射的,看上去全黑的理想物体。1895年,维恩(1864—1928年)从理论分析得出,一个带有小孔的空腔的热辐射性能可以看作一个黑体。实验表明这样的黑体所发射的辐射的能量密度只与它的温度和频率有关,而与它的形状及其组成的物质无关。黑体在任何给定的温度发射出特征频率的光谱。这光谱包括一切频率,但和频率相联系的强度却不同。怎样从理论上解释黑体能谱曲线是当时热辐射理论研究的根本问题。1896年,维恩根据热力学的普遍原理和一些特殊的假设提出一个黑体辐射能量按频率分布的公式,后来人们称它为维恩辐射定律。普朗克就在这时加入了热辐射研究者的行动。普朗克(1858—1947年)出身于一个书香门第之家,曾祖父和祖父曾在哥廷根大学任神学教授,伯父和父亲分别是哥廷根大学和基尔大学的法学教授。他出生在基尔, 青年时期在慕尼黑度过。17岁进慕尼黑大学攻读数学和物理学,后来转到柏林大学受教于基尔霍夫和赫尔姆霍茨(1821—1894年)等名师。1879年,他以《论热力学第二定律》的论文获博士学位。他先后在慕尼黑大学和基尔大学任教并从事热力学研究。18 88年11月,他作为基尔霍夫的继任人到柏林大学讲授理论物理学。他的研究方向从热力学转向热辐射,就是到柏林后才开始的。开始时他用热力学方法研究黑体辐射理论。他假定空腔壁是由具有相同频率的电谐振子组成的,用热力学方法处理这种谐振子集。1899年,他得到了一个和维恩辐射定律一致的关系式。同年年底他得知库尔鲍欧(1857—1927年)和鲁本斯(1865—1922年)在 9月份发表的实验报告,维恩以及他自己的辐射定律在高频部分与这实验相符,而在低频部分则与实验偏离。他不得不尝试修改自己的公式,他得到了一个,仍然不好。正当他继续修改自己的辐射公式时,1900年6月英国物理