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第七十六章 数学考场上的物理学家

昨天到哪儿了?

量子力学……对了,黑体辐射的问题。

“热辐射和光辐射本质是一样的,都是电磁波的反射和吸收,假定某个物体能吸收所有投射过来的辐射而无任何反射,那么这种物体为绝对黑体……”路幽幽在心底默念,一边用笔在草稿纸上涂画,“一个用不透明材料制成的开口的空腔,可以看作是黑体,开口可以看成是黑体的表面,入射到小孔上的外来辐射,在腔内经多次反射后几乎被完全吸收……”

“那么由黑体辐射公式导出维恩位移定律……能量密度极大值所对应的波长λm与温度T成反比……”

路幽幽在纸面上写下公式。

“λm T=b

b为常量。”

“计算b的值……”路幽幽埋头计算,“要求精确到二位有效数字,二位有效数字,二位有效数字。”

“解:根据普朗克黑体辐射公式,得出:

ρd=(8πh^3/c^3)·1/[e^(hⅴ/kT)-1]dⅴ

以及公式λv=c,ρdⅴ=-ρdλ

那么就可以推出ρ=-ρ(dⅴ/dλ)

=[-ρ(λ)d(c/λ)]/dλ

=[ρ(λ)/λ]·c

=[(8πhc)/λ^5]·[1/e^(hc/λkT)-1]”

“λ取某值时,ρ会取得极大值,必须要求ρ对λ的一阶导数为零,求出相应λ的值,记作λ(m)。”路幽幽接着思考,“还要验证ρ对λ的二阶导数在λ(m)处的取值是否小于零,如果小于零,那么前面求得的λ就要有要求……”

“根据以上计算过程,我们可以得到,

ρ=[(8πhc)/λ^6]·[1/e(hc/λkT)-1]·[-5+(hc/λkT)·1/(1-e^(-hc/λkT))]=0

由上式推出,-5+(hc/λkT)·[1/(1-e^(-hc/λkT))]=O

再由上式推出,5·[1/(1-e^(-hc/λkT))]=hc/λkT

令hc/λkT=X,

则上述方程则可转换成5·[1-e^(-ⅹ)]=ⅹ”

路幽幽盯着草稿纸上的计算过程看了许久,伸出食指缠绕自己的鬓发。

“问题这是一个超越方程,我首先能得出一个解为0,但这是个平庸解……”

监考老师站在讲台前,远远地望见路幽幽又重新开始埋头写算,点了点头,很是满意。

看来还是很懂事的嘛,这次的数学考试难度确实是有点大,普通学生应付起来可能会比较吃力,但就算不会做,也不能放弃,努力尝试一下,说不定能做出来几道呢?

·

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监考老师下来巡视时特意从路幽幽的身边经过,想看看这个姑娘做得怎么样了。

他估计不会有什么成果,毕竟这次考试的难度实在太高,但不能以成败论英雄嘛,只要努力了,就是值得肯定的。

老师不动声色地瞄了一眼路幽幽摊开在桌面上的草稿纸,微微一愣。

草稿纸上满满当当的一大片,密密麻麻,全部都是字迹和数字。

监考老师抻长脖子,揉了揉眼睛。

卧槽!

我的眼睛!