普朗克辐射定律

普朗克是理论物理学家,但他并不闭门造车,而是密切注意实验的进展,并保持与实验物理学家的联系。正当他准备重新研究维恩分布定律时,他的好友鲁本斯告诉他,自己新近红外测量的结果,确证长波方

① Rayleigh,Phil.Mag.(5)49(1900),p.539.

向能量密度 u 与绝对温度 T 有正比关系,并且告诉普朗克,“对于(所达到的)最长波长(即 51.2μm),瑞利提出的定律是正确的。”这个情况立即引起了普朗克的重视。他试图找到一个公式,把代表短波方向的维恩公式和代表长波方向的实验结果综合在一起,很快就得到了:

u = αλ−5·

1

e b/λT − 1

(5 − 11)

这就是普朗克辐射定律,和维恩公式相比,仅在指数函数后多了一个

(−1)。

鲁本斯得知这一公式后,立即把自己的实验结果和理论曲线比较, 发现完全符合。于是,两人就在 1900 年 10 月 19 日向德国物理学会作了报告。普朗克的题目叫:《维恩光谱方程的改进》,报告了他得到的经验公式。

作为理论物理学家,普朗克当然并不满足于找到一个经验公式。实验结果越是证明他的公式与实验相符,就越促使他致力于探求这个公式的理论基础。他以最紧张的工作,经过两三个月的努力,终于在 1900 年底用一个能量不连续的谐振子假设,按照玻尔兹曼的统计方法,推出了黑体辐射公式(参看§7.2)。