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量子力學(5)

  (二)紫外災變

  凡是加熱的物體都會發射電磁波,也就是光。例如,被加熱的鐵棍,雖然你看到的鐵棍是黑色的,但是它卻會烤手。原因是,在鐵棍被加熱到500攝氏度(攝氏度,簡稱爲度)以下時,它所釋放出的是肉眼不可見的電磁波(紅外線)。雖然我們看不到這些電磁波,但卻可以感受到它輻射出的效應——烤手。當你把鐵棍繼續加熱,在超過550度時,它就會發射出肉眼可見到的紅色光(見圖1-13)。

  圖1-13 熾熱的發出紅光的鐵棍

  實際上,無論你加熱什麼物體,在達到這一溫度時,都會釋放出紅色光。例如,當你把陶瓷、煤塊、鐵塊或任何物體加熱到550度時候,它們都會發射出暗紅色的光。

  當你把物體加熱到900度,物體會發射出橘紅色的光。在溫度達到1000度時,則會發射出頻率更高、攜帶能量更大的黃色光。當溫度達到1200度時,物體放射出來的光就會變成白色。光變成白色的原因是,在溫度1200度時,受熱物體會同時釋放出紅色、綠色和藍色光。

  圖1-14 叁原色原理

  根據叁原色原理(見圖1-14),叁種顔色的光同時釋放時,就變成了白色。例如白熾燈泡中的鎢絲溫度達到2200度,釋放出的光都是白色的。當你把物體繼續加熱,例如5000度以上時,就會釋放出更高頻率的光——藍光、紫光和紫外線。

  根據1900年以前人們的認識,一個熱體必須在所有的頻段同等地輻射出電磁波(如無線電波、紅外線、紅光、藍光、紫外線、X射線等)。

  即,一個被加熱的物體,會在所有頻率段同等地發射電磁波。按照這一邏輯,溫度越高則釋放出的所攜帶高能量(高頻率)電磁波的比例就是1+1+1+1+1……,以至溫度達到10萬度時,會釋放出極高頻率的電磁波。

  就是說,隨著溫度的不斷升高,如果把光看成是連續發射出的波,那麼被加熱的物體釋放出的光的頻率將是無限的,進而其輻射的總量也必須是無限的。因爲所釋放出的電磁波都在紫外線一端,因此就把這種推斷出的會釋放出無限頻率和無限輻射總量的現象稱爲“紫外災變”。紫外災變只是人們在理論上得出的一個“結果”,如果這一理論結果是正確的話,那麼你看一眼爐子或者喝一杯咖啡都會被烤死。然而在人們的實際實驗中卻沒有看到理論所預言的“紫外災變”。具體實驗如下:

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