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普朗克粒子

发布日期:2019-02-21 14:55:00编辑:音乐人

概括:这道题是秦匕窖同学的课后练习题,主要是关于普朗克粒子,指导老师为郎老师。

题目:普朗克粒子

解:

所有的粒子都有确定的自转性质,称为粒子的自旋.粒子自旋角动量可以用一个自旋量子数J来定量描写,亦即角动量大小的平方等于J(J+1)乘约化普朗克常数的平方.

1900年,德国物理学家普朗克(Max Planck)提出量子假说:频率为v电磁辐射的发射是按照最小能量单位hv的整数倍进行的.这里h是一个普适常数,称为普朗克常数,并取h=6.6260755×10-34J•S.约化普朗克常数是普朗克常数h被2π除,在许多理论中,大量出现的是约化普朗克常数,有时也把它简称为普朗克常数.

举一反三

例1: 普朗克长度是如何得来的?普朗克时间是如何得来的?他们和普朗克常数有什么关系?[物理练习题]


思路提示:

通俗地说,普朗克常数是一个与光子能量有关的系数,hv便是这个宇宙中最基本的能量单位——任何能量都是它的整数倍.

基于此,在量子尺度下考虑到量子效应(不确定性等),可将一份能量需要占据的空间大小计算出来,根据质能转化,这也即为一份质量的基本单位——任何质量都是它的整数倍.这个空间长度便是普朗克长度,它是基本的长度单位.

一个光子通过普朗克长度需要经历的时间称为普朗克时间.因为万物的长度都是普朗克长度的整数倍,所以普朗克时间是时间的基本单位——任何时间都是它的整数倍.

例2: 普朗克常数是什么?[物理练习题]


思路提示:

普朗克常数记为 h ,是一个物理常数,用以描述量子大小.在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符.这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hv,v为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数.普朗克常数的值约为:

.

其中电子伏特(eV)·秒(s)为能量单位:

普朗克常数的物理单位为能量乘上时间,也可视为动量乘上位移量:

(牛顿(N)·米(m)·秒(s))为角动量单位

另一个常用的量为约化普朗克常数(reduced Planck constant),有时称为狄拉克常数(Dirac constant),纪念保罗·狄拉克:

其中 π 为圆周率常数 pi.念为 "h-bar" .

普朗克常数用以描述量子化,微观下的粒子,例如电子及光子,在一确定的物理性质下具有一连续范围内的可能数值.例如,一束具有固定频率 ν 的光,其能量 E 可为:

有时使用角频率 ω=2πν :

许多物理量可以量子化.譬如角动量量子化.J 为一个具有旋转不变量的系统全部的角动量,Jz 为沿某特定方向上所测得的角动量.其值:

因此,可称为 "角动量量子".

普朗克常数也使用于海森堡不确定原理.在位移测量上的不确定量(标准差) Δx ,和同方向在动量测量上的不确定量 Δp,有如下关系:

还有其他组物理测量量依循这样的关系,例如能量和时间.

例3: 【普朗克常数指什么?】[物理练习题]


思路提示:

简介:普朗克常数记为 h ,是一个物理常数,用以描述量子大小.在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符.这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hv,v为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数.

具体意义:

普朗克常数的值约为:h=6.6260693(11)×10^-34 J·s

其中为能量单位为焦(J).

若以电子伏特(eV)·秒(s)为能量单位则为

h=4.13566743(35)×10^-15 eV·s

普朗克常数的物理单位为能量乘上时间,也可视为动量乘上位移量:

{牛顿(N)·米(m)·秒(s)}为角动量单位

由于计算角动量时要常用到h/2π这个数,为避免反复写 2π 这个数,因此引用另一个常用的量为约化普朗克常数(reduced Planck constant),有时称为狄拉克常数(Dirac constant),纪念保罗·狄拉克

h(这个h上有一条斜杠)=h/2π

约化普朗克常量(又称合理化普朗克常量)是角动量的最小衡量单位.

其中 π 为圆周率常数 pi.念为 "h-bar" .

例4: 约化普朗克常数是什么?


思路提示:

应该就是简约化的普朗克常数 h/2π,这样用起来比较方便,所以叫约化了!

例5: 【普朗克常数的物理意义是什么?比如速度单位的物理意义是物体每秒运动的位移,那普朗克常数的Js呢?】[物理练习题]


思路提示:

“最小”份额的波能只和频率有关.

电磁波的最小份的能量包贮存的能量为hf,h表现了所有电磁波和能量的关系.

相关思考练习题:

题1:有没有比夸克还小的粒子

点拨:有,夸克也是有质量和能量的, 质量来自于希格斯粒子,能量来自于能量子。 所以,夸克也是由希格斯粒子和能量子组成的, 所以,希格斯粒子和能量子比夸克还校

题2:光子是否是这个宇宙中最小的粒子呢?

点拨:目前认为所有的基本粒子(光子,电子,中微子,夸克,W和Z玻色子,胶子,希格斯玻色子)都是点粒子,没有大校 更严格地说,在量子场论里,一切基本粒子都是分布在全空间的常“体积”这个概念不再适用于这些基本粒子。 在弦论里,基本粒子们点粒子...

题3:普朗克常量是多少?

点拨:普朗克常量:h=6.62606896(33)×10^(-34) J·s。 普朗克常数记为h,是一个物理常数,用以描述量子大校 在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地...

题4:每个粒子的普朗克常数是都不一样吗?

点拨:在物理学的基本常数中,有些是通过实验观测发现的,如真空中的光速c 、基本电荷e、磁常数(真空中的磁导率)μ0 、电常数(真空中的率)ε0 等.也有一些是在建立相关定律、定理时被引入或间接导出的,如牛顿引力常数G、阿伏伽德罗常数NA 、玻耳兹曼常...

题5:德布罗意方程中频率=能量比上普朗克常数,这个能量...

点拨:晕死,冰轩冷榭 - 试用期 一级 1-23 18:13 你的一大堆资料也证明不了你的观点吧 还要我说明吗,德布罗意方程原式是什么 波长=普朗克常数/动量 推倒一下 德布罗意方程中频率=能量比上普朗克常数 很容易得到能量=1/2*m*v^2 不是动能是什么 这个能...

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