最終更新日: 2025 年 8 月 29 日

プランクの方程式

プランク方程式 — *E=hf ⇒ E=h c/λ ⇒ λ=hc/E ここで h = 6.626 x 10^-34ジュール秒。画像出典:astronoo.com*

注：ジュール秒 (Js) は作用と角運動量の単位で、質量 (kg) と速度 (m/s) の積と位置の積を表します。

E = hf

L'プランク方程式(1900)、ドイツの物理学者にちなんで名付けられました。マックス・プランク(1858-1947) は、光子のエネルギーと対応する光の周波数の関係を説明する式です。

この方程式は、からの放射線のスペクトル分布を説明するために物理学者によって開発されました。黒いボディそれは当時謎でした。

注： :
物理学において、黒体は、放射線の周波数や方向に関係なく、すべての入射電磁放射線を完全に吸収する理想的な物体です。光を反射または透過しませんが、加熱されると黒体放射と呼ばれる放射線を放射することがあります。

物理学者が古典的な電磁気理論を使用して、特定の温度で黒体から放射されるエネルギーのスペクトル密度を計算したとき、黒体で観察される実際のエネルギー分布は得られませんでした。

古典的な電磁気学の理論では、エネルギーは連続的である、つまり電磁波はあらゆるエネルギーを持つことができると想定されていました。この謎を解決するために、プランクはエネルギーが継続的に交換されるのではなく、彼が「量子」と呼ぶ小さな離散的な「パケット」で交換されるという仮説を立てました。この仮定は、電磁エネルギーはいかなる値も取ることができず、周波数に定数を乗じた値に等しい特定の基本エネルギーの倍数のみを取ることを意味しました。

この方程式は今日の量子物理学の基礎の 1 つであり、次の形式で表されます: E = hf ここで、E は光子のエネルギー、f は光の周波数、h は 6.626 x 10 の値を持つプランク定数を表します。^-34ジュール秒。

これは、電磁光子のエネルギー E がその周波数 ν に直接比例し、比例定数がプランク定数 h。この関係は今日では次のように知られていますプランク・アインシュタイン方程式。

E = hf は何に使用されますか?

プランクの方程式は、当時は電磁波であるとしか考えられていなかった光の性質を理解する上で重要な意味を持ちました。

プランクの方程式は、素粒子の特性と挙動を研究する物理学の分野である量子力学の発展につながりました。

プランク定数 h は、光子のエネルギーをその周波数に関連付けますが、電磁相互作用とすべての量子プロセスに関連するエネルギーを定量化するために使用されるため、量子物理学の基本定数です。これは、波動と粒子の二重性、光子の放出と吸収、原子や分子の量子遷移のエネルギー、固体の電気伝導率、粒子加速器での電磁放射の生成、星形成の理解など、多くの現象の理解において重要な役割を果たします。

プランク定数は、分光法の研究、半導体設計、レーザー製造、太陽電池設計などを含む多くの技術分野で使用されています。それは量子物理学の多くの方程式、特にシュレーディンガー方程式、システムの量子状態の時間的発展を記述します。しかしまた、ハイゼンベルグの不確実性関係これは、粒子の位置と運動量を同時に測定できる精度には根本的な限界があると述べています。