[科普中国]-紫外灾难

紫外灾难，是指用于计算黑体辐射强度的瑞利－金斯定律在辐射频率趋向于无穷大时计算结果和实验数据无法吻合的物理史事件。1

概念紫外灾变，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。

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。2

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，w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。

影响1900年的4月27日，开尔文在英国伦敦阿尔伯马尔街的皇家研究所举行了一个报告会。开尔文勋爵（开尔文本名汤姆逊）曾言：“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（另一朵指的是以太漂移实验）。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公式，普朗克使用插值法将两个公式化成了一条公式也即普朗克公式，并为了解释这个半经验公式的准确性提出了能量量子化假设。

黑体辐射所展现出的问题，也就是著名的麦克斯韦－玻尔兹曼能量均分学说，最终导致了量子论革命的爆发。这也是二十世纪，物理学跳跃式的进步。

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