Tek Planck $h$ sabitler
Planck, kara cisim radyasyon teorisini, basit harmonik osilatörler olarak muamele gören atomların çok fazla tanımlanmış enerji durumlarında kalabileceğini varsayarak geliştirdi. Böyle bir osilatörün normal frekansı ise$\nu$, o zaman enerji seviyeleri, $h \nu$ (yani $E_n = n h \nu$, sıfır noktası titreşimlerini unutarak). Anladığım kadarıyla burada$h$ sadece orantılılık sabitine hizmet eder.
Einstein daha sonra ışığın kuantalarda (fotonlar) var olabileceğini belirtti. Her elektromanyetik frekans dalgası için$\nu$ minimum enerji yine $h \nu$. Daha sonra bu yaklaşımla fotoelektrik etkiyi çok başarılı bir şekilde açıkladı. Tekrar burada,$h$ orantılılık sabiti.
Sorum şu ki neden bu iki durumda $h$aynı sabit mi (veya olmalı mı?)? Bu ikisi arasındaki ilişki nedir$h$iki yaklaşımda. Bu neden bu şekilde gelişti? Kara cisim radyasyon deneylerinden ve daha sonraki fotoelektrik etki ölçümlerinden, Planck sabitleri elde edilebilir ve bunların gerçekten aynı oldukları (bazı belirsizlikler dahilinde) görülebilir. Ama bu benim bunlarla ilgili sorunumu çözmüyor$h$aynı olduğu varsayılıyor. Bu fikirler arasındaki bazı bağlantıları açıkça özlüyorum. Bunları detaylı olarak açıklayabilen veya konuyla ilgili literatüre işaret edenlere çok teşekkürler.
Yanıtlar
Kuantum mekaniğini ilk önce fenomenolojik bir teori olarak ve daha sonra ilkeler ve varsayımlar ve diferansiyel denklemlerle daha formel bir fizik teorisi olarak zorlayan üç deney sütunu vardır.
Bohr'un atomu, kararlı enerji seviyelerine izin veren açısal momentumun rasgele empoze edilen nicemlemesinde h'yi açıkça kullanarak atomlar için kuantize edilmiş enerji seviyeleri varsayarak gözlemleri bağladı. ( Bu cevabıma bakın ).
Sonra Schrödinger'in denklemi dalga denklemlerini tanıttı ve bundan sonra kuantum mekaniğinin teorisi başladı.
Bu yüzden teori yeni öğrencilerle tanıştırılsa bile, teorinin gelişimi zahmetliydi ve uydurma gözlemlere ve ölçümlere büyük ölçüde bağlıydı. Tek sabit, veriler tarafından zorlandı.
Einstein, Plank'ın kuantum hipotezinden ilham aldı. Plank, siyah cisim spektrumunu açıklamak için, siyah cismin yalnızca nicelenmiş radyasyon enerjisini emdiğini ve yaydığını varsaymak gerektiğini öne sürdü. Plank atom modeline (en azından o zamanlar) inanmıyordu ve daha fazla araştırma yapmadı.
Öte yandan Einstein, atom modeline sıkı bir şekilde inanıyordu ve o zamanlar doğada bir tutarsızlık olduğunu gördü. Madde, atom adı verilen ayrı parçalardan oluşuyordu. Ancak Maxwell sayesinde dalgalardan oluşan radyasyon (ışık). Böylece, birleşik bir doğa isteyen Einstein, ışığı ölçmeye çalıştı. Plank ışık paketleri olarak yayılan / emilmiştir bahsederken Einstein bir adım daha ileri sürdü ve hafif iddia kendisi paketlerin yapıldı.
Bunu yaptıktan sonra, atomik hesaplamaların yerleşik mekanizmasını doğrudan ışıkta kullanabilir ve bunun doğrudan Plank'ın kara cisim spektrumu formülüne götürdüğünü gösterdi. Böylece hipotezinin yerleşik gözlemlerle tutarlı olduğunu gösterdi.
Daha sonra hipotezini test etmek için açıklanamayan problemler aradı. Böyle çözülmemiş gizemlerden biri fotoelektrik etkiydi. Ve hipotezini uyguladı ve çok daha sonra deneylerle doğrulanan tahminler yaptı.
Özetlemek gerekirse Plank, nicelleştirilmiş emisyon / absorpsiyon varsayarak kara cisim spektrumları için formülünü başarıyla oluşturdu. Einstein, ışığın kendisinin nicelleştirildiği daha iyi bir teori buldu. Bu, Plank'ın formülüyle tutarlıydı ve Plank'ın hipotezi olan fotoelektrik etki ile tahmin edilemeyen bir şeyi tahmin ediyordu. Her iki durumda da aynı sabitin görünmesinin nedeni budur. Çünkü temelde yatan teori aynı.