Основные положения гипотезы:
В 1900 году Макс Планк предложил революционную идею, чтобы решить проблему ультрафиолетовой катастрофы — противоречия между теорией и экспериментом в излучении чёрного тела. До этого считалось, что энергия излучается непрерывно, но это не объясняло, почему высокие частоты (например, ультрафиолет) не «взрывают» энергию до бесконечности.
Планк предположил:
👉 Энергия излучается порциями (квантами).
👉 Величина кванта зависит от частоты:
`E=hν`,
где
h — постоянная Планка (),
ν — частота излучения.
Формула Планка
Она описывает, как энергия распределяется в спектре чёрного тела в зависимости от температуры (T) и частоты (ν):
`u(ν,T)=(8πhν^3)/c^3*1/(e^((hν)/(kT))−1)`
Где:
u(ν,T) — спектральная плотность энергии,
c — скорость света,
k — постоянная Больцмана,
e — основание натурального логарифма.
Простыми словами:
-
Энергия излучается не «плавно», а отдельными порциями (как капли воды вместо потока).
-
Чем выше частота (например, синий свет), тем больше энергия каждой порции.
-
Формула учитывает, что при высоких частотах (ультрафиолет) экспонента `(e^((hν)/(kT))` быстро растёт, уменьшая вклад таких частот — это устраняет «катастрофу».
Значение:
✅ Объединила законы Рэлея-Джинса (работает на низких частотах) и Вина (на высоких).
✅ Стала основой квантовой механики (хотя сам Планк сначала сомневался в своей идее).
✅ Объяснила, почему звёзды и нагретые объекты светятся определённым цветом в зависимости от температуры.
Аналогия:
Представьте, что вы можете налить воду в стакан только определёнными каплями, а не непрерывно. Так и энергия света — только «каплями», размер которых зависит от цвета (частоты). Красный свет — мелкие капли, фиолетовый — крупные. При нагреве появляется больше крупных капель (высокие частоты), поэтому металл сначала краснеет, а потом становится белым.
Итог:
Гипотеза Планка изменила физику, показав, что на микроуровне энергия квантуется. Это был первый шаг к пониманию квантового мира, который позже развили Эйнштейн, Бор и другие учёные.