——————————(以下こちらより転載)
ことのはじまりは19世紀のドイツ、緊迫したヨーロッパ時勢において国防は必須の時代になっていました。戦争で使うには丈夫な鉄がいる。ただ鉄は温度によって弾性や塑性が変化するため良い鉄をつくるには適切な温度で調節して製鉄しなければならない。温度を測るにはガラス製の温度計を差し込むわけにもいかない。ドロドロになって溶けてしまう。
そこで考え出されたのが溶鉱炉から出てくる電磁波の波長を測ってそこから逆に温度を求める。実際には黒体
という温度のみに依存してある周波数の電磁波を出す装置を溶鉱炉のかわりに実験に用いました。
まず鉄を熱していくと赤くなってだんだん白から橙色に変化しやがて青っぽくなる。つまり温度と電磁波の波長には一定の関係がある。この温度と波長の関係をもっと定量的に理解するために物理学者が必要とされました。
レイリーとウィーンという学者がそれぞれ別々に溶鉱炉の温度とそこから出てくる電磁波の波長の関係式を導きました。
しかしそれぞれある波長の部分を説明することはできるのですがそこからずれた波長の部分になると関係を上手く説明でき不完全な式でした。両方の実験と合致している部分だけをつなげば完全な式になるのですがそれぞれ単体では不十分だったのです。
ドイツのプランクはウィーンの式にほんの少しの操作を加えて両者を満たす完全な式をつくりました。
プランクの式によれば溶鉱炉のエネルギーは出てくる電磁波の振動数にプラン定数をかけたものの整数倍にいつでもなりますが、これは古典力学の常識から考えると大変衝撃的なことでした。エネルギーが階段の段差のように飛び飛びの値しか取れないという事実をもたらしたのです。プランク自身この式を発見したとき周りの人間に「私はニュートンと同じくらいすごい発見したかもしれない」と周りに漏らしたことがあったそうです。
また物体の粒子的な面をあらわす運動量(=質量×速度)をpとし波動性を示す波長をλとすると、プランク定数hを用いてp=h/λという形で物体の粒子性と波動性がプランク定数を用いてつながれています。
——————————
プランク定数とは?
——————————(以下こちらより転載)
光子の持つエネルギー(エネルギー量子)ε は振動数ν に比例し、その比例数がプランク定数と定義される。
光のエネルギー E は光子の持つエネルギーの倍数の値のみを取り得る。
プランク定数の値は正確にℎ=6.62607015×10−34Js=4.135667696…×10−15eVs
である。
——————————
・おすすめ記事
RAPT×読者対談〈第99弾〉原発も水素自動車もその燃料はただの水と塩。
コメント