Планкова константа

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај


Вредности на h Единици Нав.
Js [1]
eVs [2]
2π EPtP
Вредности на ħ (h-прецртано) Единици Нав.
Js/rad [2]
eVs/rad [2]
1 EPtP/rad
Вредности на hc Единици Нав.
Jm
eVμm
EPP
Вредности на ħc Единици Нав.
Jm
eVμm
1 EPP
Плочка на Хумболтовиот универзитет: „Макс Планк, откривачот на основниот квант на дејство h, предаваше во оваа зграда од 1889 до 1928 година.“

Планкова константа (ознака hфизичка константа и го претставува квантот на дејство, значајна во квантната механика.

Првично откриена во 1900 година од страна на Макс Планк, позната како пропорционална константа меѓу минималното зголемување на енергијата, E, на замислен електрично наелектризиран осцилатор во празнина која содржи зрачење од црно тело, и фреквенцијата, f, на спомнатиот електромагнетен бран. Во 1905 година, вредноста E, најмалото енергетско зголемување на замислениот осцилатор, теориски се поврзува со Алберт Ајнштајн со „квант“ или најмал дел на енергија на самиот електромагнетен бран. Светлинскиот квант се однесува на некој начин како електрично неутрална честичка, спротивно на електромагнетниот бран. За подоцна да биде наречена Фотон.

Планк–Ајнштајновиот однос ги поврзува заедно енергијата на фотонот E и фреквенцијата на бранот f:

Оваа енергија е крајно мала во однос на секојдневните тела.

Бидејќи фреквенцијата f, брановата должина λ и брзината на светлината c се сврзани со , изразот може да се запише:

Ова води до друга врска која ја вклучува Планковата константа. Со p се означува линискиот импулс на честичката (не само на фотон, туку и на другите елементарни честички), Бројовата бранова должина λ на честичката е определена со:

Во областите каде потребно е да се користат аголни реквенции (т.е. онаму каде фреквенцијата е изразена преку радијани во секунда наместо циклус во секунда или херц) и се користи за да се подели со 2π Планковата константа. Добиената константа се нарекува Диракова константа или намалена Планкова константа. Еднаква е на Планковата константа поделена со 2π, и се означува со ħ (изговорно "h-прецртаноо"):

Енергијата на фотонот со аголна фреквенција ω = 2πf е определена со:

додека пак линискиот импулс се оврзува со:

каде k е брановиот број. Во 1923 година, Луј де Број го воопштил Планк-Ајнштајновиот однос давајќи тврдење дека Планковата константа ја претставува пропорционалноста меѓу импулсот и квантната бранова должина не само на фотонот, туку на квантната бранова должна на која било честичка. Ова било потврдено со експерименти подоцна. Ова важи во квантанта механика, како и во електродинамиката.

Овие два односи се временските и просторните делови на специјалниот релативистички израз користејќи 4-вектори.

Класичната статистичка механика побарува да постои h (но не ја определува таа вредност).[3] Доследно, по откритието на Планк, признато е дека физичкото дејство не може да има каква било вредност. Наместо тоа, мора да е некаков вид на множење на мали количества, „кванти дејство“, познати како Планкова константа. Ова ја претставува т.н. „стара квантна теорија“ развиена од страна на Бор и Зомерфелд, според која патеките на честичките постојат но се скриени, но квантните закони ги ограничуваат врз основа на нивното дејство. Овој поглед е заменет со современата квантна теорија, според која ограничените патеки на движењето не ни постојат, наместо тоа честичката се претставува како бранова функција претставена во времето и просторот. Па нема вредност за дејството како што е дефинирана класично. Надоврзано на ова е концептот а квантизација на енергијата која постоела во старата квантна теорија и постои во изменет облик и во современата квантна теорија. Класичната физика не може да ја објасни ниту квантизацијата на енергијата или пак недостатокот на движењето на класичната честичка.

Во многу случаи, како што е монохроматската светлина или за атомите, квантизацијата на енергијата исто така наведува дека само определени енергетски нивоа се дозволени, а вредностите измеѓу се забранети.[4]

Вредност[уреди | уреди извор]

Планковата константа поседува димензии на физичко дејство, т.е. енергија помножена со време, или импулс помножен со растојание, или пак момент на импулс. Во SI единици, Планковата константа се изразува како џул по секунда (J⋅s или Nms или kg⋅m2⋅s−1).

Вредноста на Планковата константа изнесува:[2]

Вредноста на Дираковата константа е:

Двете бројки во заградите ја означуваат стандардната неопределеност во последните две бројки. Вредностите кои се изнесени во овој случај се од 2014 CODATA и се усогласени вредности за константите и нивната неопределеност. Резултатите од 2014 CODATA се достапни од јуни 2015 година[5] и ја претставуваат најдобрата меѓународно признаена вредност за овој вид на константи, засновани на сите податоци објавени до 31 декември 2014 година. Нови податоци од CODATA се добиваат на секои четири години.

Во јули 2017 година, научниците од НИСТ ја измериле Планковата константа користејќи Ватова вага, инструмент со неопределеност од 13 дела од милијарда, добивајќи вредност .[6]

Поврзано[уреди | уреди извор]

Белешки[уреди | уреди извор]

  1. Schlamminger, S.; Haddad, D.; Seifert, F.; Chao, L. S.; Newell, D. B.; Liu, R.; Steiner, R. L.; Pratt, J. R. (2014 г). Determination of the Planck constant using a watt balance with a superconducting magnet system at the National Institute of Standards and Technology (на en). „Metrologia“ том  51 (2): S15. doi:10.1088/0026-1394/51/2/S15. ISSN 0026-1394. 
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Barry N. Taylor of the Data Center in close collaboration with Peter J. Mohr of the Physical Measurement Laboratory's Atomic Physics Division, Termed the "2014 CODATA recommended values," they are generally recognized worldwide for use in all fields of science and technology. The values became available on 25 June 2015 and replaced the 2010 CODATA set. They are based on all of the data available through 31 December 2014. Available: http://physics.nist.gov
  3. Giuseppe Morandi; F. Napoli; E. Ercolessi (2001), Statistical mechanics: an intermediate course, стр. 84, ISBN 978-981-02-4477-4 
  4. Einstein, Albert (2003), "Physics and Reality" (PDF), Daedalus 132 (4): 24, doi:10.1162/001152603771338742, The question is first: How can one assign a discrete succession of energy value Hσ to a system specified in the sense of classical mechanics (the energy function is a given function of the coordinates qr and the corresponding momenta pr)? The Planck constant h relates the frequency Hσ/h to the energy values Hσ. It is therefore sufficient to give to the system a succession of discrete frequency values. 
  5. „CODATA recommended values“. http://physics.nist.gov/cuu/Reference/versioncon.shtml. 
  6. New Measurement Will Help Redefine International Unit of Mass“, National Institute of Standards and Technology, 30 јуни 2017 (конс. 11 јули 2017 г).

Наводи[уреди | уреди извор]

  • Barrow, John D. (2002), The Constants of Nature; From Alpha to Omega – The Numbers that Encode the Deepest Secrets of the Universe, Pantheon Books, ISBN 0-375-42221-8 

Надворешни врски[уреди | уреди извор]