|
При подсчете плотности равновесного теплового излучения присвоение каждой степени свободы (стоячей волне) энергии kTприводит к абсурдному результату - бесконечной плотности лучистой энергии. При анализе равновесного теплового излучения потребовался совершенно новый подход - введение квантования энергии в виде “порций” величиной ћ
w
, и количество таких порций определяется распределением Больцмана. Последующие исследования показали, что поглощение или излучение электромагнитной энергии происходит такими же “порциями”, квантами.
В конце концов кванты электромагнитной энергии стали восприниматься как особые частицы, фотоны. И для этого были достаточно серьезные основания. |
D
V
q
D
W
D
s R
D
R |
Пусть в некоторой полости находится равновесное тепловое излучение. Подсчитаем давление, которое оно оказывает на поглощающую поверхность (отражающую).
В объеме D
V
“запасена” энергия u
×
D
V
. Из этой энергии на площадку D
s
попадет часть, пропорциональная телесному углу  - под таким углом площадка D
s
“видна” из элементарного объема D
V
:
 .
С этой энергией, равной mc2
, площадке будет передан импульс mc=
 и подействует сила  . Вклад в давление даст лишь нормальная составляющая этой силы и поэтому выражение для давления будет иметь вид:
 .
Мы выбрали элементарный объем в виде небольшого кубика. Но под таким же углом площадка D
s
видна из любой точки колечка радиуса  , показанного на рисунке. Поэтому в качестве элементарного объема может быть выбрано это колечко, поперечное сечение которого  :  ;
 .
Прежде всего нас будет интересовать давление на зеркальную поверхность, которая вдвое больше выписанной величины. Таким образом, после интегрирования по q
в пределах от нуля до p
/
2
мы получаем  .
Но это же выражение мы можем получить и с помощью других рассуждений. Используя понятие фотона, мы скажем, что в объеме D
V
содержится n
w
|
