В физике квант ( мн . кв . ) — это минимальное количество любого физического объекта ( физического свойства ) , участвующего во взаимодействии . Квант — это дискретная величина энергии, пропорциональная по величине частоте излучения, которое он представляет. Фундаментальное представление о том, что химическое свойство можно «квантовать», называется «гипотезой квантования » . [1] Это означает, что величина физического свойства может принимать только дискретные значения, состоящие из целых чисел, кратных одному кванту. Например, фотон — это одиночный квант света определенной частоты (или любой другой формы электромагнитного излучения ). Аналогично энергия электрона, связанного внутри атома , квантована и может существовать только в определенных дискретных значениях. (Атомы и материя в целом стабильны, поскольку электроны могут существовать только на дискретных энергетических уровнях внутри атома.) Квантование является одной из основ гораздо более широкой физики квантовой механики . Квантование энергии и его влияние на взаимодействие энергии и материи ( квантовая электродинамика ) является частью фундаментальной основы понимания и описания природы.
Слово «квант» является средним числом единственного числа латинского вопросительного прилагательного «quantus» , означающего «сколько». «Кванта», среднее множественное число, сокращение от «кванты электричества» (электроны), было использовано в статье 1902 года о фотоэлектрическом эффекте Филиппом Ленардом , который выразил благодарность Герману фон Гельмгольцу за использование этого слова в области электричества. Однако слово « квант» в целом было хорошо известно до 1900 года, [2] например, «квант» использовалось в книге Э. А. По « Потеря дыхания» . Его часто использовали врачи , например, в термине « quant satis» , «количество, которого достаточно». И Гельмгольц, и Юлиус фон Майер были не только физиками, но и врачами. Гельмгольц использовал квант применительно к теплоте в своей статье [3] о работе Майера, а слово «квант» можно найти в формулировке первого закона термодинамики Майера в его письме [4] от 24 июля 1841 года.
.jpg/1280px-Max_Planck_(1858-1947).jpg)
В 1901 году Макс Планк использовал слово « кванты» для обозначения «квантов материи и электричества», [5] газа и тепла. [6] В 1905 году, в ответ на работу Планка и экспериментальную работу Ленарда (который объяснил свои результаты, используя термин «кванты электричества »), Альберт Эйнштейн предположил, что излучение существует в пространственно локализованных пакетах, которые он назвал «квантами света» ( « Лихткванта »). [7]
Концепция квантования излучения была открыта в 1900 году Максом Планком , который пытался понять испускание излучения от нагретых объектов, известное как излучение черного тела . Предполагая, что энергия может поглощаться или выделяться только в крошечных, дифференциальных, дискретных пакетах (которые он назвал «связками» или «энергетическими элементами»), [8] Планк объяснил, что некоторые объекты меняют цвет при нагревании. [9] 14 декабря 1900 года Планк сообщил о своих открытиях Немецкому физическому обществу и впервые представил идею квантования как часть своего исследования излучения черного тела. [10] В результате своих экспериментов Планк вывел численное значение h , известное как постоянная Планка , и сообщил более точные значения единицы электрического заряда и числа Авогадро-Лошмидта , числа реальных молекул в моле. , в Немецкое физическое общество. После того, как его теория была подтверждена, Планк был удостоен Нобелевской премии по физике за свое открытие в 1918 году.
Хотя квантование было впервые обнаружено в электромагнитном излучении , оно описывает фундаментальный аспект энергии, не ограничивающийся только фотонами. [11] В попытке привести теорию в соответствие с экспериментом Макс Планк постулировал, что электромагнитная энергия поглощается или излучается дискретными пакетами или квантами. [12]
{{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )