Những con số làm nên vũ trụ - Phần 47

Định luật Rayleigh-Jeans và Cái chết Miền tử ngoại

Cùng lúc Wien đang nghiên cứu, thì ở bên kia Biển Bắc, hai nhân vật, huân tước Rayleigh và James Jeans (sau này là quý ngài James Jeans), đang cố gắng dự đoán những đường cong giống như Wien đang làm theo lối kinh nghiệm.

Điểm xuất phát của họ là khái niệm sự phân bố đều của năng lượng: quan điểm cho rằng đối với một hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt, ví dụ như một vật đen, tổng năng lượng có trong hệ được phân chia đồng đều giữa mọi dạng năng lượng. Một phân tử chất khí, chẳng hạn, có thể vừa có động năng tịnh tiến từ tốc độ mà nó đang chuyển động, vừa có động năng quay từ cách thức nó quay. Quan điểm này tỏ ra khá thành tựu trong cơ học thống kê, mang lại sự phân bố vận tốc Maxwell-Boltzmann cho các khí trơ, và chắc chắn nó là một giả thuyết hợp lí cho Rayleigh và Jeans thực hiện phép phân tích bức xạ của họ. Kết quả của phép phân tích lí thuyết của họ là biểu thức cho I(n, T) khác về căn bản so với mô tả theo lối kinh nghiệm của Wien. Định luật Rayleigh-Jeans, như ngày nay nó được gọi thế, phát biểu rằng I(n, T) = 2(k / c2)n2T, hệ số k là hằng số Boltzmann, và c là tốc độ ánh sáng. Công thức này có ưu điểm vượt trội so với phép gần đúng Wien ở hai phương diện. Thứ nhất, các hệ số của nó là những hằng số vật lí đã biết, chứ không phải những hệ số được xác định bằng kinh nghiệm. Thứ hai, nó khớp với đường cong cường độ đo được cho ánh sáng đỏ tốt hơn so với phép gần đúng Wien.

Nó còn có một nhược điểm lớn nữa: nó rõ ràng là sai. Các số k c là cố định, và vì thế nếu nhiệt độ T của vật đen cũng là cố định, thì cường độ I(n, T) tăng theo bình phương của tần số n. Điều này có nghĩa là, khi tần số càng lớn, thì cường độ ánh sáng ở tần số đó sẽ tăng không giới hạn. Điều này rõ ràng không xảy ra; mọi đường cong cường độ thực tế đạt có cực đại tại một tần số nhất định và rồi giảm ở những tần số cao hơn; một thanh sắt nóng đỏ thì có màu đỏ chứ không đồng thời lóe xanh và lóe tím. Nhà vật lí Paul Ehrenfest đã đặt cho kết quả này một cái tên hấp dẫn: cái chết miền tử ngoại. (Nếu tôi có đủ phẩm chất nhạc sĩ để lập một ban nhạc rock, chắc chắn tôi sẽ đặt tên cho nó là Cái chết Miền tử ngoại.) Cái chết miền tử ngoại ám chỉ thực tế rằng khi tần số của ánh sáng tăng về phía tử ngoại, thì biểu thức Rayleigh-Jeans không những không khớp với cường độ quan sát thấy mà còn dự đoán những kết quả hết sức lố bịch nữa.

Đây là tình trạng lúc chuyển giao thế kỉ. Đã đến giai đoạn cho Max Planck cách mạng hóa ngành vật lí.

Những con số làm nên vũ trụ
James D. Stein
Bản dịch của TVVL

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

Đọc nhiều trong tháng



Bài viết chuyên đề

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com