量子的起源軼事與普朗克的燈泡實驗

楊允中|特約編輯 (臺灣大學化學系碩士生)

量子理論從何而來?傳聞說並非來自偉大科學家的瘋狂想法,而是起源於燈泡。

1890 年代初期,德國標準局詢問普朗克如何使燈泡更高效,以便它們以最少的電力發出最大的光。普朗克面臨的第一個任務是預測熱燈絲發出的光。他試圖計算出一個熱物體發出的每種顏色的光有多少強度,但基於電磁理論的預測一直與實驗不一致。多年毫無滿意的結果下,他拋棄了當時現有的理論,提出熱物體的輻射並非連續,而是由離散的能量的所呈現,稱作量子(quanta),而這也是物理學的發展中,量子概念的首次出現。

普朗克及黑體輻射頻譜
普朗克及黑體輻射頻譜 (圖取自資料來源5、6)

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