[科普中国]-紫外灾变

紫外灾变，同样也被称为瑞利-金斯灾变，指的是19世纪末/20世纪初，科学家面对黑体辐射问题，透过以经典物理学为背景之瑞利-金斯定律，来计算黑体辐射强度与能量间之关系，却发现以经典物理学理论所计算之黑体辐射强度会随辐射频率上升，而趋向于放出无穷大之能量，其结果与实验数据无法吻合的历史事件。

紫外灾变这名词在1911第一次被保罗·埃伦费斯特给使用，但其概念是源自于1900年所推导的瑞利-金斯定律。

简介紫外灾变，同样也被称为瑞利-金斯灾变，指的是19世纪末/20世纪初，科学家面对黑体辐射问题，透过以经典物理学为背景之瑞利-金斯定律，来计算黑体辐射强度与能量间之关系，却发现以经典物理学理论所计算之黑体辐射强度会随辐射频率上升，而趋向于放出无穷大之能量，其结果与实验数据无法吻合的历史事件。

紫外灾变这名词在1911第一次被保罗·埃伦费斯特给使用，但其概念是源自于1900年所推导的瑞利-金斯定律。1

背景19世纪，由于冶金以及照明设备制造等的需要，人们急需找到黑体辐射强度和辐射频率的关系。1889年卢默与鲁本斯通过研究空腔辐射得出了黑体辐射光谱的实验数据。但是，单使用实验数据找对应点的方法十分不便，于是，人们开始了寻找一般的公式。1

形成1900年，瑞利根据经典统计力学推出了一个公式，1905年，金斯修正了瑞利辐射公式中的一个数值错误，以后，此公式被称为瑞利-金斯定律。

瑞利－金斯公式：

其中，为辐射的能量密度，k是玻尔兹曼常数，c为真空中的光速,T是热力学温度。 可以看出，在ν趋向于无穷大时趋向于无穷大，这于实验数据相违背。1911年，奥地利物理学家埃伦费斯特用“紫外灾变”来形容经典理论的困境。1

影响开尔文在一次演讲中说道：“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了……(The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds)”其中的一朵“乌云”便指的是黑体辐射问题。关于黑体辐射强度的计算有另外一条在短波中适用的维恩近似公式。2

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所