威廉·维恩：热辐射、电磁学物理学家

1、.威廉·维恩：热辐射、电磁学物理学家威廉·维恩Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien，1864年1月13日1928年8月30日，德国物理学家，研究领域为热辐射与电磁学等。1911年，他因对于热辐射等物理法那么奉献，而获得诺贝尔物理学奖。火星上有一个陨石坑以他的名字命名。在国家物理工程研究所，维恩与路德维希·霍尔伯恩Ludwig Holborn一起研究用勒沙特列Le Chatelier温度计测量高温的方法，同时对热动力学进展理论研究，尤其是热辐射的定律。1893年，维恩提出波长随温度改变的定律，后来被称为维恩位移定律。18

2、94年他发表了一篇关于辐射的温度和熵的论文，将温度和熵的概念扩展到了真空中的辐射，在这篇论文中，他定义了一种可以完全吸收所有辐射的理想物体，并称之为黑体。1896年他又发表了维恩公式，即维恩辐射定律，给出了这种确定黑体辐射的关系式，提供了描绘和测量高温的新方法。虽然后来被证明维恩公式仅适用于短波，但维恩的研究使得普朗克可以用量子物理学方法解决热平衡中的辐射问题。维恩也因为这一研究成果获得了1911年的诺贝尔物理学奖。1896年前往亚琛接替菲利普·莱纳德后，他在那里建立实验室研究真空中的静电放电。1897年开场研究阴极射线，借助带莱纳德窗的高真空管，他确认了让·巴蒂斯特

3、83;皮兰两年前的发现，即阴极射线由高速运动的带负电的粒子电子组成。几乎与约瑟夫·汤姆孙在剑桥发现电子的同时，维恩用与汤姆孙不同的方法测量到了这些粒子带电量和质量的关系，并且得出了与汤姆孙一样的结果，即它们的质量只有氢原子的一千分之一。1898年维恩又研究了欧根·戈尔德施泰因Eugen Goldstein发现的阳极射线，指出它们的带正电量与阴极射线的带负电量相等，他测量了它们在磁场和电场影响下的偏移，并得出阳极射线由带正电的粒子组成，并且它们不比电子重的结论。维恩所使用的方法在约20年后形成了质谱学，实现了对多种原子及其同位素质量的准确测量，以及对原子核反响所释放能量的计算

4、。1900年维恩发表了一篇关于力学的电磁学根底的理论论文，此后又继续研究阳极射线，并在1912年发现，在并非高真空的环境下，气压不是非常弱时，阳极射线通过与剩余气体的原子碰撞，会在运动过程中损失并重得它们的带电量。1918年他再次发表对阳极射线的研究结果，他测量了射线在分开阴极后，发光度的累积减少过程，通过这些实验，他推断出在经典物理学中所称的原子发光度的衰退，对应于量子物理学中的原子处于活泼状态的时间有限。维恩的这些研究成果，为从牛顿的经典物理学向量子物理学过渡做出了奉献，正像马克斯·冯·劳厄1914年诺贝尔物理学奖所说的，维恩的不朽的荣耀是“他为我们翻开了通往量子物理学

5、的大门。维恩因发现热辐射规律维恩位移定律和建立黑体辐射的维恩公式，获得了1911年度诺贝尔物理学奖。19世纪末，人们已经认识到热辐射和光辐射都是电磁波，并对辐射能量在不同频率范围内的分布问题，特别是黑体辐射，进展了较深化的理论和实验研究。维恩和拉梅尔创造了第一个实用黑体空腔发射体，为他们的实验研究提供了所需的“完全辐射。维恩在前人研究的根底上于1893年提出了理想黑体辐射的位移定律：lmaxT=常数。该定律指出，随着温度的升高，与辐射能量密度极大值对应的波长向短波方向挪动。由于辐射通量密度与辐射能量密度之比为c/4，所以在测出对应辐射通量密度极大值的lmax后，就可以根据维恩位移定律确定辐射体的温度。光测温度计就是根据这一原理制成的。接着，维恩研究了黑体辐射能量按波长的分布问题。他从热力学理论出发，在分析了实验数据之后，得到了一个半经历的公式.即维恩公式。其中，El为在波长l处单位波长间隔的辐射能量；C1和C2是两个经历参数，通过符合实验曲线来确定；T为平衡时的温度。维恩公式在短波波段与实验符合得很好，但在长波波段与实验有明显的偏离。后来，在进