期刊信息
曾用名:量子电子学
主办:中国光学学会基础光学专业委员会;中国科学院合肥物质科学家研究院
主管:中国科学院
ISSN:1007-5461
CN:34-1163/TN
语言:中文
周期:双月
影响因子:0.365217
数据库收录:
文摘杂志;北大核心期刊(2000版);北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2011-2012);中国科学引文数据库(2013-2014);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);日本科学技术振兴机构数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:无线电电子学;物理学
期刊热词:
学术活动_第十三届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集
量子元年,哪一年?(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】曲折三:其实普朗克对上述成果并不满意,因为在推导过程中,他用了一个从波兹曼那儿借来的数学技巧:假设能量是离散的。要知道在那个时代,包括波
曲折三:其实普朗克对上述成果并不满意,因为在推导过程中,他用了一个从波兹曼那儿借来的数学技巧:假设能量是离散的。要知道在那个时代,包括波兹曼与普朗克在内,物理学家一律认为这类假设只是计算过程中的权宜之计。但奇怪的是,如果不用这个假设,却又无论如何得不到正确的公式。因此,普朗克怀疑这个数学技巧背后隐含某种物理意义,花了许多年的时间在古典物理中寻寻觅觅,结果想当然是徒劳无功。
曲折四:如今我们用后见之明,还能发现在普朗克的推导中,隐藏着一个极其幸运的巧合,那就是有两个错误观念彼此对消,才出现了负负得正的结果。不过其中的细节稍嫌深奥,在此就不详加解释了。
总而言之,正是由于这些曲折,少数科学史家并不承认1900年是量子物理元年。虽然这并不是主流的声音,但在这个阵营中有一位赫赫有名的人物──典范转移理论的发明人孔恩(Thomas Kuhn,1922-1996),因此谁也不敢小觑这个观点。
倘若你问孔恩,量子物理是何时诞生的?他会斩钉截铁地告诉你:五年后!
●从量子到光子
公元1905年三月,爱因斯坦完成〈关于光之产生与转化的启发性观点〉这篇论文,用一种崭新(而且完全正确的)观点,重新诠释普朗克的理论。
爱氏的方法相当巧妙,他先用电磁学和热力学的理论,算出黑体辐射中某个极高频率(亦即极短波长)所具有的熵,由于得到的式子十分类似“理想气体的熵”,爱氏因此大胆假设:就某方面而言,高频电磁波很像气体,也是由许许多多“微粒”组成的。
(组成气体的微粒当然是气体分子;组成电磁波的微粒则是如今我们所谓的光子。不过请注意,分子假说在当时还不是科学界的主流观点,而“光子”更是十多年后才出现的名词,当年爱氏在论文中称之为“光量子”。)
在这个观点之下,离散的能量总算有了物理意义,它就是每个光子携带的能量。
普朗克后来荣获1918年诺贝尔物理奖,得奖的原因是“发现能量的量子”,这个符合史实的官方说法可说拿捏得恰到好处。然而三年后,当诺贝尔物理奖委员会终于决定颁奖给爱氏,原因则是为了表彰“他对理论物理学的贡献,尤其是发现光电效应背后的物理律。”(他俩获颁的其实都是前一年的物理奖,请参考〈爱因斯坦之最〉。)
如今看来,这个官方说法实在是保守得过分了。“光电效应背后的物理律”当然是光子,可是光子的适用范围却远不止光电效应。例如想要完美地解释黑体辐射,就必须像爱氏那样请光子出马。此外,在著名的康普顿实验中,光子更是不可或缺的角色,不过那当然是另一个故事了。
注一:电磁波是个大家族,成员可根据频率或波长分成七大支(共通点是波速=光速=频率乘波长)。若根据频率大小排列,这七支依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。不过这些划分相当人工化,并没有明确的分界,正如可见光组成的“彩虹”其实是一种连续分布。
注二:“光电效应”(photoelectric effect)与“光电工程”(optoelectronics)并没有直接关系,前者指称“金属受到光束照射而射出电子”的物理现象,后者则泛指“牵涉到光学的电子学”,因此也称为“光电子学”。
注三:在1905年那篇论文的前言,爱氏写了这么一句话:“在我看来,如果使用‘空间中的光能量分布是不连续的'这个假设,那么凡是有关光的发射与转化的现象,包括黑体辐射、光致发光,以及紫外光产生阴极射线等,都能得到较佳的解释。”
其中“紫外光产生阴极射线”正是现在所谓的光电效应,由此可知它只是爱氏论文中的一个例子,并非该文的主要内容。
文章来源:《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2021/1016/1221.html
上一篇:量子,打开微观世界的钥匙
下一篇:量子物理小白?不怕!读完这本世界公认的入门