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普朗克常数:千克、安培、开尔文、摩尔的定义改由常数定义

 kanglanlan 2019-12-15

普朗克常数是一个物理常数,记为h,用以描述量子大小。在量子力学中具有重要的地位。德国物理学家马克思·普朗克在1900年研究黑体辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子为 hν,ν为辐射电磁波的频率,h 正是普朗克常数。在不确定性原理中普朗克常数有重要地位,粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子质量≥普朗克常数。在2018年11月16日,第26届国际计量大会(CGPM)表决通过为精确数

h=6.62607015×10-34 J·s,其中能量单位为J(焦),时间单位s(秒)。

若以eV·s(电子伏特·秒)为能量单位则为

h=6.62607015×10-34/1.602176 634×10-19eV·s=4.1356676969×10-15 eV·s

普朗克常数的物理单位为能量×时间,也可视为动量×位移量:N·m·s(牛顿·米·秒),为角动量单位。

由于计算角动量时要常用到h/2π这个数,为避免反复写2π 这个数,因此引用另一个常用的量为约化普朗克常数ħ(reduced Planck constant),有时称为狄拉克常数(Dirac constant),纪念保罗·狄拉克

ħ=h/(2π)

被称为约化普朗克常量(又称合理化普朗克常数),是角动量的最小衡量单位。因此,又称为 '角动量量子'。其中π 为圆周率常数,约等于3.14,ħ(这个h上有一条斜杠)念为'h拔' 。

普朗克常数用以描述量子化、微观下的粒子,例如电子及光子,在一确定的物理性质下具有一连续范围内的可能数值。例如,一束具有固定频率 ν 的光,其能量 Ei可表示为:Ei=hν。有时使用角频率 ω=2πν :E=ħω

第26届国际计量大会(CGPM)经包括中国在内的各成员国表决,全票通过了关于“修订国际单位制(SI)”的1号决议。根据决议,千克、安培、开尔文和摩尔等4个SI基本单位的定义将改由常数定义 。1千克被定义为“对应普朗克常数为6.62607015×10-34J·s时的质量单位”。其原理是将移动质量 1千克物体所需机械力换算成可用普朗克常数表达的电磁力,再通过质能转换公式算出质量。决议于2019年5月20日起正式生效。

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