Квантовая - Quantum

В физике , квант (множественное число квантов ) минимальная сумма любого физического лица ( физические свойства ) , участвующем в взаимодействии . Фундаментальное представление о том, что физическое свойство может быть «квантовано», называется «гипотезой квантования ». Это означает, что величина физического свойства может принимать только дискретные значения, состоящие из целых кратных одного кванта.

Например, фотон - это единичный квант света (или любой другой формы электромагнитного излучения ). Точно так же квантуется энергия электрона, связанного внутри атома, и может существовать только в определенных дискретных значениях. (Атомы и материя в целом стабильны, потому что электроны могут существовать только на дискретных энергетических уровнях внутри атома.) Квантование - одна из основ гораздо более широкой физики квантовой механики . Квантование энергии и его влияние на взаимодействие энергии и материи ( квантовая электродинамика ) является частью фундаментальной основы для понимания и описания природы.

Этимология и открытие

Слово « квант» является средним числом в единственном числе латинского вопросительного прилагательного « квант» , означающего «сколько». «Кванты», то стерилизовать множественного числа, сокращение от «квантов электричества» (электронов), был использован в 1902 г. статье на фотоэффекта по Ленард , который зачислена Герман фон Гельмгольц за использование слова в области электричества. Однако слово квант в целом было хорошо известно до 1900 года, например, квант использовался в книге Э.А. По « Потеря дыхания» . Его часто использовали врачи , например, в термине « квантовое удовлетворение» . И Гельмгольц, и Юлиус фон Майер были не только физиками, но и врачами. Гельмгольц использовал квант применительно к теплу в своей статье о работе Майера, а слово квант можно найти в формулировке первого закона термодинамики Майером в его письме от 24 июля 1841 года.

В 1901 году Макс Планк использовал кванты для обозначения «квантов материи и электричества», газа и тепла. В 1905 году в ответ на работу Планка и экспериментальную работу Ленарда (который объяснил свои результаты термином « кванты электричества» ) Альберт Эйнштейн предположил, что излучение существует в пространственно локализованных пакетах, которые он назвал «квантами света» («Lichtquanta»). ).

Концепция квантования излучения была открыта в 1900 году Максом Планком , который пытался понять излучение нагретых объектов, известное как излучение черного тела . Предполагая, что энергия может поглощаться или высвобождаться только в крошечных дифференцированных дискретных пакетах (которые он назвал «пучками» или «элементами энергии»), Планк учел некоторые объекты, меняющие цвет при нагревании. 14 декабря 1900 года Планк доложил свои выводы к Немецкому физическому обществу , и выдвинул идею квантования в первый раз , как часть его исследования излучения черного тела. В результате своих экспериментов Планк вывел числовое значение h , известное как постоянная Планка , и сообщил более точные значения для единицы электрического заряда и числа Авогадро-Лошмидта , числа реальных молекул в моль , в Немецкое физическое общество. После того, как его теория была подтверждена, Планк был удостоен Нобелевской премии по физике за свое открытие в 1918 году.

Квантование

Хотя квантование было впервые обнаружено в электромагнитном излучении, оно описывает фундаментальный аспект энергии, а не только фотоны. Пытаясь привести теорию в соответствие с экспериментом, Макс Планк постулировал, что электромагнитная энергия поглощается или излучается дискретными пакетами или квантами.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Б. Хоффманн, Странная история кванта , Пеликан, 1963.
  • Лукреций , О природе Вселенной , пер. с латинского RE Latham , Penguin Books Ltd., Harmondsworth 1951.
  • Дж. Мера и Х. Рехенберг, Историческое развитие квантовой теории , том 1, часть 1, Springer-Verlag, Нью-Йорк, 1982.
  • Планк М. Обзор физической теории . Р. Джонса и Д.Х. Вильямса, Methuen & Co., Ltd., Лондон, 1925 г. (Дуврские издания 1960 и 1993 гг.), включая Нобелевскую лекцию.
  • Родни, Брукс (2011) Цветные поля: теория, ускользнувшая от Эйнштейна . Allegra Print & Imaging.