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论黑体辐射
广东博罗高级中学（516100） 林海兵
摘要：黑体辐射的事实其实就是炽热固体（或液体）发光，高温的黑体发出了连续光谱，辐射时，黑体原子的温度并不是都相等，它的原子数量随着温度的分布曲线正好就是人们测量得到的辐射本领曲线。
关键词：黑体，辐射，发光，炽热固体
提起黑体辐射，也许所有的物理学人士都非常熟悉，而量子力学的支持者就更不用说了，因为如果没有黑体辐射的研究，就一定没有量子力学的出现，量子力学的根基就是黑体辐射。
可是说句实在话，笔者以前一直不明白什么是“黑体辐射”，笔者一直以为——“黑体”因为其黑，所以，它只吸收而不发射也不反射光波，而且在任何温度下都是如此。直到前些日子，笔者决定研究“黑体辐射”时，这才查阅了相关的书籍资料，这才发现了“黑体辐射”与量子力学的关系，这也才知道量子力学的出现是因为人们对“黑体辐射”的错误研究方向的结果。物理学的研究实际上与其他所有的科学研究一样，方向决定了其最终的成果，方向至关重要，方向一旦错了，研究得越深，就会在死胡同中陷得越深，就会背离真相越远。
1 黑体辐射
在任何情况下只吸收光波不发射也不反射光波——这是“黑体辐射”给笔者的最初印象，可当“黑体”的温度逐渐升高时，笔者终于看到了“黑体”开始具有了辐射能力而且温度越高，它的辐射能力也就越强。原来，所谓“黑体”，它在高温情况下也会发光，而且，它发出的光与一般的物体一样，也会随着温度的变化而变化，于是，笔者终于明白，什么“黑体”，它只是低温情况下才叫黑体，所谓的“黑体辐射”其实就是“炽热的固体”或者是“炽热的液体”的辐射的代名词。无论人们把“黑体”做成如何形状的空窖，又怎样逃得过它与普通物体相同的高温发光辐射的现实！
当笔者明白了“黑体辐射”的高温条件之后，笔者认为我们再也不用去理会科学家们是怎样去测量在某温度下“黑体”某频率的辐射能量的大小，只要他们能够测量出来，那就是好事。然而，笔者实在不理解历史上为什么物理学家们居然是这样认识“黑体辐射”的测量 的。
是啊，当人们测量得到了如图1所示的光谱能量分布曲线时，人们首先想到的并不是发光体（黑体），而是如何用数学式子来描述这个图象。笔者在想，是不是人们的功利心太重了？！如果当时的科学家有一个人想一下，发光体在某个温度条件下为什么会发出这样频谱、能量分布的曲线，也许历史将会改写。
从图1我们可以直接发现的问题就是，在低温情况下，物体所发出的光的波长很大，在3000K时，黑体的辐射频率还不可能包含所有的可见光频率，而只有低频部分的可见光以及红外部分，如果在3000K以下，就可想而知，物体能发出的光的频率就更低了。所以，一个黑体也好，一般的物体也好，在常温下，它通常不可能发出频率很高的可见光，而只能发出频率很低的红外波动。随着温度的升高到一定数值，物体发出的光的频率也随之增大，不过开始我们可以见到的只是红光。这一点与我们的生活经验是相符合的。温度继续升高，物体的发光频率也不断升高，最后包含甚至超过了可见光的频率。
另外，图1中还显示了一个非常重要的信息，我们可以看到，温度越高，黑体辐射的能力就越强，辐射本领 就越大。事实上，辐射本领 的本质意义是什么？笔者认为，找出辐射本领 的本质意义比找出辐射本领 的函数具有更为重要的实际意义，而且，如果我们找出了辐射本领 的本质意义，辐射本领 函数分布形成的原因将不言而喻了。
2 发光原理
笔者在《论发光原理》等文中已经论述了发光原理，笔者认为，只要电荷在中性子环境中运动，就可以激发中性子而形成中性子波动，中性子波动就是光波。笔者用这个原理解释了几乎所有的发光现象，当然黑体辐射（即炽热物体发光）除外，本文正在叙述的就是黑体辐射的发光原理。低温物体之所以不发光，是因为在低温情况下，构成物体的原子的核外电子轨道距离很小，任何一对电子绕核运动时激发的是相位相反的波动，这样的波动叠加之后根本就相互抵消，因此，低温物体不发光。可是，在任意情况下，即使是温度很低，电子在原子核外的运动并不是单纯的绕核运动，而是一种“神舟六号”的模型，也就是它一边在绕核运动的同时，还将其固定轨道左右来回的运动，而这种来回的运动的频率远小于其绕核运动，而且，一对电子所做的这种运动是同相的，所以，这种运动必然地激发了红外波动。
随着温度的升高，原子核外电子的轨道半径随之增大，任何一对电子之间的距离也必然地增大，当电子间距增大到一定程度，它们激发的中性子波动不再互相抵消时，便可以发出光了，当然，刚开始发出的也可能是红外线，只是这时的红外线与之前的红外线在激发原理上并不完全相同而已，而且，这时的红外线我们已经可以在光谱图上分辨出来。温度进一步升高，最外层电子距离越来越大，频率也越来越小，而此时，次外层的电子间距也已经增大到可以发光的程度，而它的频率却是比较大，所以，它激发的光的频率也比较大。于是，物体开始发出了红光，乃至橙光、黄光……
这就意味着一个非常重要的情况——温度一定时，由于同种原子的核外电子的运动情况相同，即使有的电子得到很大的动能，从低层的轨道上跃迁到高层的空轨道上运动，它们也只能在有限的几个电子层轨道上运动，它们也只能激发相应频率的光，这实际上也是原子光谱的形成原理。
另外，我们撇开光的频率，来讨论一下其发光强度或者说是辐射本领 。如果参与发光的原子数量很少，少至只有一个，请问此时它的辐射本领 是否会随着温度的变化而发生如图1相应的变化呢？笔者相信，那是绝对不可能的， 笔者认为，此时每一个频率的光波都只是由数量一定的少数的几个电子激发，它的亮度或者说它的能量或者辐射本领 总是一定的，那么，我们要怎么做才能改变物体的辐射本领 呢？当然，我们应该增加具有相同发光状态的原子数量！比如，我们在做焰色反应的时候，如果我们放入火焰中燃烧的原子数量非常少，少得十分可怜，那么实验的结果可能就不会出现我们想要看到的焰色。于是我们得到这样一个结论——相同发光状态的原子数量的多少决定了物体的辐射本领 ！或者说，辐射本领 的本质含义是表明了物体之中处于相同发光状态的原子数量。
3 “同一温度”下的黑体辐射
于是，图1的物理意义在突现在我们眼前，其实，同一条曲线即同一温度下的辐射本领 曲线反映的问题其实是在这个温度下处于同一发光状态（即发出同一频率的光）的原子数量的多少。我们知道，对于同一个物体（黑体），它的总原子数量是一定的，可是，在图1中，我们发现，随着温度的升高，几乎任何一个发光状态的原子数量都在增大，这显然在暗示我们，在某个温度下，尽管物体已经发光，可是，并不是物体中所有的原子都已经发光，发光原子数量随着温度的升高而增加是导致了温度升高物体的发光本领增大的原因。另外，图1还在暗示我们，其实，在“同一温度”下，物体中并不是所有的原子的温度都相同的。首先，如果所有原子温度都相同，就不会存在不发光的原子，因为要么所有原子都发光，要么都不发光；其次如果所有原子温度都相同，那么，这些原子发出的频率的一定都相同的，只有有限的几个频率，应该形成原子光谱，而图1的测量结果却明显是连续光谱。
故，在“同一温度”下，黑体具有不同频率的辐射的本质是表明了黑体体内原子的受热不平衡，原子的温度并不相同，使原子处于不同的发光状态，产生不同频率的辐射！于是，图1中的各条曲线反映的问题其实应该是“同一温度”下，物体原子数量与真实温度的分布曲线，其纵坐标其实反映的量应该是原子的数量，而横坐标则反映了原子真实温度的大小，这正好是一个统计的静态分布图。
这实际上也是为什么炽热体发出连续光谱的根本原因。
4 量子力学
笔者认为，正是维恩、瑞利、金斯、普朗克等人并不理解辐射本领 的本质含义，或者说，他们从机械地套用了基尔霍夫的热辐射定律，没有分析物体辐射过程中的产生辐射的因素而导致的必然的错误，以致最终把物理学引入了一个万劫不复的困境。
多少年来，我们许多反量子力学的物理学家，他们做了许多有益的工作，可是，他们一个个都没有抓住要害，事实上，问题就这么简单，我们常常说，从哪来到哪去，要把量子力学连根拔起，我们就必须找出量子力学的根源，黑体辐射不就是它的根源吗？只要真正地解释了黑体辐射，让普朗克假设没有生存的余地，量子力学不就自然地失去了生存的土壤吗？
完稿于2007年3月30日星期五
5 参考文献
[1]《光学教程》姚启钧原著，郑一善校，高等学校试用教材，华东师大《光学》教材编写组改编，1981年6月第1版
[2]林海兵 《论发光原理》
[3]林海兵 《论燃烧与火焰》
[4]林海兵 《论原子光谱的形成》
[5]林海兵 《论红外线与原子核外电子的运动》
[6]林海兵 《论原子的吸收光谱》
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论黑体辐射
广东博罗高级中学（516100） 林海兵
摘要：黑体辐射的事实其实就是炽热固体（或液体）发光，高温的黑体发出了连续光谱，辐射时，黑体原子的温度并不是都相等，它的原子数量随着温度的分布曲线正好就是人们测量得到的辐射本领曲线。
关键词：黑体，辐射，发光，炽热固体
提起黑体辐射，也许所有的物理学人士都非常熟悉，而量子力学的支持者就更不用说了，因为如果没有黑体辐射的研究，就一定没有量子力学的出现，量子力学的根基就是黑体辐射。
可是说句实在话，笔者以前一直不明白什么是“黑体辐射”，笔者一直以为——“黑体”因为其黑，所以，它只吸收而不发射也不反射光波，而且在任何温度下都是如此。直到前些日子，笔者决定研究“黑体辐射”时，这才查阅了相关的书籍资料，这才发现了“黑体辐射”与量子力学的关系，这也才知道量子力学的出现是因为人们对“黑体辐射”的错误研究方向的结果。物理学的研究实际上与其他所有的科学研究一样，方向决定了其最终的成果，方向至关重要，方向一旦错了，研究得越深，就会在死胡同中陷得越深，就会背离真相越远。
1 黑体辐射
在任何情况下只吸收光波不发射也不反射光波——这是“黑体辐射”给笔者的最初印象，可当“黑体”的温度逐渐升高时，笔者终于看到了“黑体”开始具有了辐射能力而且温度越高，它的辐射能力也就越强。原来，所谓“黑体”，它在高温情况下也会发光，而且，它发出的光与一般的物体一样，也会随着温度的变化而变化，于是，笔者终于明白，什么“黑体”，它只是低温情况下才叫黑体，所谓的“黑体辐射”其实就是“炽热的固体”或者是“炽热的液体”的辐射的代名词。无论人们把“黑体”做成如何形状的空窖，又怎样逃得过它与普通物体相同的高温发光辐射的现实！
当笔者明白了“黑体辐射”的高温条件之后，笔者认为我们再也不用去理会科学家们是怎样去测量在某温度下“黑体”某频率的辐射能量的大小，只要他们能够测量出来，那就是好事。然而，笔者实在不理解历史上为什么物理学家们居然是这样认识“黑体辐射”的测量 的。
是啊，当人们测量得到了如图1所示的光谱能量分布曲线时，人们首先想到的并不是发光体（黑体），而是如何用数学式子来描述这个图象。笔者在想，是不是人们的功利心太重了？！如果当时的科学家有一个人想一下，发光体在某个温度条件下为什么会发出这样频谱、能量分布的曲线，也许历史将会改写。
从图1我们可以直接发现的问题就是，在低温情况下，物体所发出的光的波长很大，在3000K时，黑体的辐射频率还不可能包含所有的可见光频率，而只有低频部分的可见光以及红外部分，如果在3000K以下，就可想而知，物体能发出的光的频率就更低了。所以，一个黑体也好，一般的物体也好，在常温下，它通常不可能发出频率很高的可见光，而只能发出频率很低的红外波动。随着温度的升高到一定数值，物体发出的光的频率也随之增大，不过开始我们可以见到的只是红光。这一点与我们的生活经验是相符合的。温度继续升高，物体的发光频率也不断升高，最后包含甚至超过了可见光的频率。
另外，图1中还显示了一个非常重要的信息，我们可以看到，温度越高，黑体辐射的能力就越强，辐射本领 就越大。事实上，辐射本领 的本质意义是什么？笔者认为，找出辐射本领 的本质意义比找出辐射本领 的函数具有更为重要的实际意义，而且，如果我们找出了辐射本领 的本质意义，辐射本领 函数分布形成的原因将不言而喻了。
2 发光原理
笔者在《论发光原理》等文中已经论述了发光原理，笔者认为，只要电荷在中性子环境中运动，就可以激发中性子而形成中性子波动，中性子波动就是光波。笔者用这个原理解释了几乎所有的发光现象，当然黑体辐射（即炽热物体发光）除外，本文正在叙述的就是黑体辐射的发光原理。低温物体之所以不发光，是因为在低温情况下，构成物体的原子的核外电子轨道距离很小，任何一对电子绕核运动时激发的是相位相反的波动，这样的波动叠加之后根本就相互抵消，因此，低温物体不发光。可是，在任意情况下，即使是温度很低，电子在原子核外的运动并不是单纯的绕核运动，而是一种“神舟六号”的模型，也就是它一边在绕核运动的同时，还将其固定轨道左右来回的运动，而这种来回的运动的频率远小于其绕核运动，而且，一对电子所做的这种运动是同相的，所以，这种运动必然地激发了红外波动。
随着温度的升高，原子核外电子的轨道半径随之增大，任何一对电子之间的距离也必然地增大，当电子间距增大到一定程度，它们激发的中性子波动不再互相抵消时，便可以发出光了，当然，刚开始发出的也可能是红外线，只是这时的红外线与之前的红外线在激发原理上并不完全相同而已，而且，这时的红外线我们已经可以在光谱图上分辨出来。温度进一步升高，最外层电子距离越来越大，频率也越来越小，而此时，次外层的电子间距也已经增大到可以发光的程度，而它的频率却是比较大，所以，它激发的光的频率也比较大。于是，物体开始发出了红光，乃至橙光、黄光……
这就意味着一个非常重要的情况——温度一定时，由于同种原子的核外电子的运动情况相同，即使有的电子得到很大的动能，从低层的轨道上跃迁到高层的空轨道上运动，它们也只能在有限的几个电子层轨道上运动，它们也只能激发相应频率的光，这实际上也是原子光谱的形成原理。
另外，我们撇开光的频率，来讨论一下其发光强度或者说是辐射本领 。如果参与发光的原子数量很少，少至只有一个，请问此时它的辐射本领 是否会随着温度的变化而发生如图1相应的变化呢？笔者相信，那是绝对不可能的， 笔者认为，此时每一个频率的光波都只是由数量一定的少数的几个电子激发，它的亮度或者说它的能量或者辐射本领 总是一定的，那么，我们要怎么做才能改变物体的辐射本领 呢？当然，我们应该增加具有相同发光状态的原子数量！比如，我们在做焰色反应的时候，如果我们放入火焰中燃烧的原子数量非常少，少得十分可怜，那么实验的结果可能就不会出现我们想要看到的焰色。于是我们得到这样一个结论——相同发光状态的原子数量的多少决定了物体的辐射本领 ！或者说，辐射本领 的本质含义是表明了物体之中处于相同发光状态的原子数量。
3 “同一温度”下的黑体辐射
于是，图1的物理意义在突现在我们眼前，其实，同一条曲线即同一温度下的辐射本领 曲线反映的问题其实是在这个温度下处于同一发光状态（即发出同一频率的光）的原子数量的多少。我们知道，对于同一个物体（黑体），它的总原子数量是一定的，可是，在图1中，我们发现，随着温度的升高，几乎任何一个发光状态的原子数量都在增大，这显然在暗示我们，在某个温度下，尽管物体已经发光，可是，并不是物体中所有的原子都已经发光，发光原子数量随着温度的升高而增加是导致了温度升高物体的发光本领增大的原因。另外，图1还在暗示我们，其实，在“同一温度”下，物体中并不是所有的原子的温度都相同的。首先，如果所有原子温度都相同，就不会存在不发光的原子，因为要么所有原子都发光，要么都不发光；其次如果所有原子温度都相同，那么，这些原子发出的频率的一定都相同的，只有有限的几个频率，应该形成原子光谱，而图1的测量结果却明显是连续光谱。
故，在“同一温度”下，黑体具有不同频率的辐射的本质是表明了黑体体内原子的受热不平衡，原子的温度并不相同，使原子处于不同的发光状态，产生不同频率的辐射！于是，图1中的各条曲线反映的问题其实应该是“同一温度”下，物体原子数量与真实温度的分布曲线，其纵坐标其实反映的量应该是原子的数量，而横坐标则反映了原子真实温度的大小，这正好是一个统计的静态分布图。
这实际上也是为什么炽热体发出连续光谱的根本原因。
4 量子力学
笔者认为，正是维恩、瑞利、金斯、普朗克等人并不理解辐射本领 的本质含义，或者说，他们从机械地套用了基尔霍夫的热辐射定律，没有分析物体辐射过程中的产生辐射的因素而导致的必然的错误，以致最终把物理学引入了一个万劫不复的困境。
多少年来，我们许多反量子力学的物理学家，他们做了许多有益的工作，可是，他们一个个都没有抓住要害，事实上，问题就这么简单，我们常常说，从哪来到哪去，要把量子力学连根拔起，我们就必须找出量子力学的根源，黑体辐射不就是它的根源吗？只要真正地解释了黑体辐射，让普朗克假设没有生存的余地，量子力学不就自然地失去了生存的土壤吗？
完稿于2007年3月30日星期五
5 参考文献
[1]《光学教程》姚启钧原著，郑一善校，高等学校试用教材，华东师大《光学》教材编写组改编，1981年6月第1版
[2]林海兵 《论发光原理》
[3]林海兵 《论燃烧与火焰》
[4]林海兵 《论原子光谱的形成》
[5]林海兵 《论红外线与原子核外电子的运动》
[6]林海兵 《论原子的吸收光谱》
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