19世紀(jì)末,物理學(xué)上出現(xiàn)了三大發(fā)現(xiàn),即
X 射線、放射性和電子.
這些新發(fā)現(xiàn)猛烈地沖擊了道爾頓關(guān)于原子不可分割的觀念,從而打開了
原子和原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大門,揭露了微觀世界中更深層次的奧秘.
熱力學(xué)等物理學(xué)理論引入化學(xué)以后,利用化學(xué)平衡和反應(yīng)速度的概
念,可以判斷化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向和條件,從而開始建立了物理
化學(xué),把化學(xué)從理論上提高到了一個新的水平.
在量子力學(xué)建立的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的化學(xué)鍵(分子中原子之間的結(jié)
合力)理論,使人類進一步了解了分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,大大地促進了
化學(xué)與材料科學(xué)的聯(lián)系,為發(fā)展材料科學(xué)提供了理論依據(jù).
化學(xué)與社會的關(guān)系也日益密切.化學(xué)家們運用化學(xué)的觀點來觀察和
思考社會問題,用化學(xué)的知識來分析和解決社會問題,例如能源危機、
糧食問題、環(huán)境污染等.
化學(xué)與其他學(xué)科的相互交叉與滲透,產(chǎn)生了很多邊緣學(xué)科,如生物
化學(xué)、地球化學(xué)、宇宙化學(xué)、海洋化學(xué)、大氣化學(xué)等等,使得生物、電
子、航天、激光、地質(zhì)、海洋等科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展.
化學(xué)也為人類的衣、食、住、行提供了數(shù)不清的物質(zhì)保證,在改善
人民生活,提高人類的健康水平方面作出了應(yīng)有的貢獻.
現(xiàn)代化學(xué)的興起使化學(xué)從無機化學(xué)和有機化學(xué)的基礎(chǔ)上,發(fā)展成為
多分支學(xué)科的科學(xué),開始建立了以無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物
理化學(xué)和高分子化學(xué)為分支學(xué)科的化學(xué)學(xué)科.化學(xué)家這位“分子建筑師”
將運用善變之手,為全人類創(chuàng)造今日之大廈、明日之環(huán)宇
19世紀(jì)末,由于冶金等各方面的需求,人們急于知道輻射強度與光波長之間的函數(shù)關(guān)系.單靠實驗逐一找對應(yīng)點的方法,猶如鈍刀子割肉.當(dāng)時維恩和瑞利-金斯分別發(fā)表了兩個公式,試圖解決這一問題.
1.輻射強度隨波長變化的規(guī)律圖
2.維恩定律
ρ是輻射能密度,ν是頻率,T是溫度.
在短波區(qū)和實驗結(jié)果符合,而在長波區(qū)不符.
3.瑞利——金斯定律
在長波區(qū)和實驗結(jié)果符合,而在短波區(qū)不符.而且當(dāng)波長接近紫外時,計算出的能量為無限大!
但瑞利——金斯等人得出的共識,是根據(jù)經(jīng)典物理的理論嚴(yán)密推導(dǎo)的,瑞利和金斯也是物理學(xué)界公認的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜?理論值與實驗值在短波區(qū)的北轍南轅,使人們不得不稱之為“紫外災(zāi)難”.
紫外災(zāi)難也就是經(jīng)典物理的災(zāi)難.
二、普朗克獨步一時的研究
1.普朗克 (1858-1947) :誕生在德國,中學(xué)畢業(yè)后,躊躇于物理和音樂之間,老師勸他不要選物理,但普朗克選擇了物理,于1879年獲得博士學(xué)位.
個人生活不幸,第一個兒子死于一戰(zhàn),二兒因要謀刺希特勒而犧牲.一次空襲中,家被炸毀.
2.普朗克的內(nèi)插公式
當(dāng)ν→0,即在長波范圍,普朗克定律變?yōu)槿鹄鹚构?
當(dāng)ν→∞,即在短波范圍,又與維恩定律一致.
將維恩公式和瑞利公式綜合在一起,理論值與實驗結(jié)果符合得較好.
3.普朗克的能量子假設(shè)
普朗克寫道:“即使這個新的輻射公式證明是絕對精確的,但若僅僅是一個僥幸揣測出來的公式,它的價值也只能是有限的.”普朗克并不滿足于自己的一得之功.
他大膽地將熱力學(xué)的熵與能量的分配相聯(lián)系,獨創(chuàng)了能量子理論.
只要自然科學(xué)在思維著,它的發(fā)展形式就是假說.——恩格斯
1900年12月14日,普朗克提出了一個假設(shè),即能量可以劃分成n個相等的小份,每個小份叫能量子,每個能量子又與頻率成正比,比例系數(shù)為h.
這一天,被稱為量子力學(xué)的生日.
h——普朗克常數(shù),就好象普羅米休斯從天上引來的一?；鸱N,使人們從傳統(tǒng)思想的束縛下獲得了解放!黑體輻射,光電效應(yīng),原子光譜,康普頓效應(yīng)等都是普朗克假說的發(fā)展結(jié)果,是經(jīng)典物理所不能解釋的.
這個發(fā)現(xiàn)將人類的觀念——不僅是有關(guān)經(jīng)典科學(xué)的觀念,而且是有關(guān)通常思維方式的觀念的基礎(chǔ)砸得粉碎.——玻爾
普朗克于1918年獲諾貝爾獎.