19世纪末经典物理遇到哪些困难？

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19世纪么经典物理遇到那些困难？

十九世纪末于二十世纪初，经典物理学理论（牛顿力学（理论力学）、热力学、及统计物理学、电动力学），一方面被认为发展到了相当完善的地步，但另一方面又在生产与科学实验方面遇到了不少严重的困难，而这些困难是经典物理学自身所无法解决的。主要的困难表现在以下几个问题上：黑体辐射问题，光电效应问题，原子的线状光谱及其规律问题，原子的稳定性问题，固体与分子的比热问题。

黑体辐射

到了十九世纪末，人们已认识到热辐射与光辐射都是电磁波。于是，开始研究辐射能量在不同频率范围的分布问题，特别是对黑体辐射进行了较深入的研究。

许多人企图用经典物理学来说明这种能量分布的规律，推导与实验结果符合的能量分布公式，但都未成功1900年，普朗克(Planck)在瑞利——金斯公式和维恩公式的基础上，进一步分析了实验曲线，得到了一个很好的经验公式，即有名的普朗克公式。

普朗克提出这个公式后，许多实验物理学家用它来分析当时最精确的实验数据，发现符合的很好。于是，人们开始认识到，这绝非偶然的巧合，在这公式中一定蕴藏着一个非常重要，但是尚未被人们揭示出的科学原理。这就是有名的黑体辐射问题。

光电效应

1905年，爱因斯坦试图用量子假设去说明光电效应中碰到的疑难，提出了光量子(light quantum)概念。

在光的作用下，电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应。自1887年Hertz起，到1904年Milikan为止，光电效应的实验规律被逐步揭露出来。其中，无法为经典物理学所解释的有：（主要


特征）

a).对于一定的金属材料做成的电极，有一个确定的临界频率υ0，当照射光频率υ<υ0时，无论光的强度多大，都不会观测到光电子从电极逸出。

b).每个光电子的能量只与照射光的频率υ有关，而与光强度无关。光强度只影响到光电流的强度。

c).当入射光频率υ>υ0时,不管光多微弱，只要光一照上，几乎立即观测到光电子。这与经典电磁理论计算结果很不一致。

以上三个特点，(c)是定量上的问题，而(a),(b)在原则上无法用经典物理学来解释。

原子的稳定性问题

1911年，卢瑟福用a粒子去轰击原子的实验，提出了“原子有核模型”。即：原子是由原子核和核外电主成的。

原子核带正电，电子带负电。电子环绕原子核作稳定的运动，电子的能量可以取的值也应该可以在相当大的范围内从小到大连续地变化。然而经典电动力学理论告诉我们，带电粒子作变加速运动的时候，将不断地向外辐射能量。这样如果电子在原子核的库仑吸引力作用下，环绕原子核作椭圆运动，则将不断地辐射能量，能量不断地减少，最后势必掉到原子核上去，根本不可能成为稳定的系统。因此，原子中的电子并不是简单地绕原子核作椭圆轨道运动。

20世纪初，物理学家探讨原子世界物质结构基本规律时，遇到了几个基本的原有的经典物理学理论不能解释的实验结果，这些问题都和原子结构的规律有关，这些问题的研究导致对原子世界物质运动基本规律认识的革命。

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