化学中的量子理论
普朗克常数(Planck's constant)
/ PLAHNK /
每一套度量系统都有一个设定其「颗粒度」的基本单位——货币有它最小的硬币,尺子有它最细的刻度。量子世界也有这样一个单位,一个极小的数,它设定了自然的颗粒究竟有多粗。它把一份光所携带的能量,同这束光摆动的快慢联系起来,又确定了不确定性原理那不可避免的模糊有多大。这个数就是普朗克常数,记作 h。
更准确地说,普朗克常数是量子力学的基本常数。它是把光子能量同其频率联系起来的比例因子:能量等于 h 乘以频率。它还出现在德布罗意波长、不确定性原理和薛定谔方程中。它的数值极小,约为 6.626 × 10⁻³⁴ 焦耳·秒,而这份微小正是量子效应在日常生活中被隐藏起来的原因。
诚实地说,h 不只是一个换算因子;它就是量子世界本身的尺度。如果 h 等于零,能量就会是平滑的,不确定性原理会消失,物理学便会坍回经典图像。正因为 h 虽小却真的不为零,颗粒度才是真实存在、却在人的尺度上看不见的。自 2019 年起,它的数值已按定义被精确固定,并被用来定义千克。
一个绿光光子,频率约为每秒 5.5 × 10¹⁴ 次,携带的能量等于 h 乘以这个频率——约 3.7 × 10⁻¹⁹ 焦耳。要让我们察觉到任何东西,需要数百万个这样光子的能量加起来,这正是为什么我们从不会感觉到光是一份一份到达的。
h 把一束光的频率换算成它每个光子的能量。
你常会遇到它的一个亲戚,约化普朗克常数 ħ(读作「h-bar」),它就是 h 除以 2π。在涉及角量的方程里,比如不确定性原理和自旋,出现得最自然的就是这个版本。
又称
另见