在物理学的基本常数中,有些是通过实验观测发现的,如真空光速c 、库仑常数e、真空磁导率μ?、真空电容率ε?等 。
有些是建立在相关定律或定理时被导出的,如牛顿引力常数G、阿伏伽德罗常数NA 、玻耳兹曼常数kB 等 。
而普朗克常数h,则完全是凭借着普朗克的聪明智慧的大脑创造性地发现的 。然而 , 它却是物理学中一个实实在在的、具有非凡意义的、神奇的自然常数 。
04. 普朗克常数的特殊意义:
①能频当量:
可用光电效应实验来验算普朗克常数:
h=△Ek/△f=6.63×10?3?(J/Hz)(焦耳/赫兹)…(1)
电子脱出功:W=△Ek
W反映电子物质波动能△E与光子电磁波频率k的对应关系,可称之为能频当量 。
当量关系 , 是应对、应激、应变、投影、迭代、转换等超对称关系的量纲分析法 。
②功热当量:
能量增量与热量增量的当量关系 , 可称之为功热当量:
k'=△E/C△T=4.18(J/cal)(焦耳/卡路里)…(2)
③热电当量:
电流热效应中的热量与电流的当量关系或电阻参量,可称之为热电当量:
R=Q/I2t…(3)
④能温当量:
平均动能与绝对温标的当量关系,可称之为能温当量:
k=2Ek/3T=1.38×10?23J/K…(4)
05. 普朗克常数的普适性意义:
【0.1ms等于多少秒 1ms等于多少秒】就光电效应而言,
普朗克常数之所以很小,
是因为电子质量极?。?
m=9.11×10?31kg(公斤)
而紫外线的光子频率:
f>c/380nm=7.9×101? Hz(赫兹)
普朗克常数,揭示束缚电子变成自由电子所需要的临界性的光子频率f?或电磁辐射能E? 。
作为光电效应方程,从公式(1)不难推导出:λ=2hc/mv2…(5)
(h普朗克常数,m费米子质量,v粒子速度,c光速,λ波长)
其意义在于:在大型强子对撞机中,当质量为m的费米子,其速度v被加速到接近光速c时,即v→c时 , 公式(5)可改写成:
λ=2hc/mc2=2h/mc…(6)
换句话说:费米子是一种物质波 , 也叫移动波源,当测地线循环速度达到光速v=c,其激发的极限频率:
f?=?mc2/h…(7)
公式(7)可写成h的定义式:
h=?mc2/f?…(8)
其中费米子质量很小,极限频率很高,因而h极小 。况且m,c,f?都是常数,故h是不可改变的常数 。
在正负电子对撞机中,
1个电子被加速到v→c ,
而其Ek→?mc2时,
所激发光子的极限波长:
λ?=2h/mc=4.85(pm)(皮米)
极限频率:
f?=c/λ?=6.18×1021(Hz)(赫兹)
同理,在超大型强子对撞机中,质子被加速到v→c,质子动能Ek→?mc2时,激发光子的极限波长:
λ?=2h/mc=2.64(fm)(飞米)
该光子的极限半径:
r?=λ?/2π=0.42(fm)(飞米)
并伴随有光子的极限频率:f?=1.14×1023(Hz)(赫兹)
长度换算关系:m(米)
1mm(毫米)=10^-3m
1μm(微米)=10^-6m
1nm(纳米)=10^-9m
1pm(皮米)=10^-12m
1fm(飞米)=10^-15m
1am(阿米)=10^-18m
当然,如果能将α粒子加速到接近光速,所激发的光子波长约比质子激发波长小4倍,约0.1fm,是宇宙中波长最短的光子了 。
注意:为与光电效应协调,建议把康普顿波长公式λc=h/mc修正为λ=2h/mc,把德布鲁伊波长λd=h/mv修正为λ=2h/mv 。
06. 约化普朗克常数(?):
①若以eV·s(电子伏特·秒)为能量单位,则
h=6.62607015×10^-34
÷1.602176 634×10^-19eV·s
=4.1356676969×10^-15 eV·s(电子伏特.秒)
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