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第4部分(第4/4 頁)

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19世紀末,人們開始對黑體模型的熱輻射問題發生了興趣。其實,很早的時候,人們就已經注意到對於不同的物體,熱和輻射似乎有一定的對應關聯。比如說金屬,有過生活經驗的人都知道,要是我們把一塊鐵放在火上加熱,那麼到了一定溫度的時候,它會變得暗紅起來(其實在這之前有不可見的紅外線輻射),溫度再高些,它會變得橙黃,到了極度高溫的時候,如果能想辦法不讓它汽化了,我們可以看到鐵塊將呈現藍白色。也就是說,物體的熱輻射和溫度有著一定的函式關係(在天文學裡,有“紅巨星”和“藍巨星”,前者呈暗紅色,溫度較低,通常屬於老年恆星;而後者的溫度極高,是年輕恆星的典範)。

問題是,物體的輻射能量和溫度究竟有著怎樣的函式關係呢?

最初對於黑體輻射的研究是基於經典熱力學的基礎之上的,而許多著名的科學家在此之前也已經做了許多基礎工作。美國人蘭利(Samuel Pierpont Langley)發明的熱輻射計是一個最好的測量工具,配合羅蘭凹面光柵,可以得到相當精確的熱輻射能量分佈曲線。“黑體輻射”這個概念則是由偉大的基爾霍夫(Gustav Robert Kirchhoff)提出,並由斯特藩(Josef Stefan)加以總結和研究的。到了19世紀80年代,玻爾茲曼建立了他的熱力學理論,種種跡象也表明,這是黑體輻射研究的一個強大理論武器。總而言之,這一切就是當維爾赫姆•維恩(Wilhelm Wien)準備從理論上推導黑體輻射公式的時候,物理界在這一課題上的一些基本背景。

維恩是東普魯士一個地主的兒子,本來似乎命中註定也要成為一個農場主,但是當時的經濟危機使他下定決心進入大學學習。在海德堡、哥廷根和柏林大學度過了他的學習生涯之後,維恩在1887年進入了德國帝國技術研究所(P

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