普朗克早期的研究领域主要是热力学。他的博士论文就是《论热力学的第二定律》。此后,他从热力学的观点对物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。普朗克在物理学上最主要的成就是提出著名的普朗克辐射公式,创立能量子概念。
19世纪末,人们用经典物理学解释黑体辐射实验的时候,出现了著名的所谓“紫外灾难”。虽然瑞利、金斯(1877-1946)和维恩(1864-1928)分别提出了两个公式,企图弄清黑体辐射的规律,但是和实验相比,瑞利-金斯公式只在低频范围符合,而维恩公式只在高频范围符合。普朗克从1896年开始对热辐射进行了系统的研究。他经过几年艰苦努力,终于导出了一个和实验相符的公式。
他于1900年10月下旬在《德国物理学会通报》上发表一篇只有三页纸的论文,题目是《论维恩光谱方程的完善》,第一次提出了黑体辐射公式。12月14日,在德国物理学会的例会上,普朗克作了《论正常光谱中的能量分布》的报告。在这个报告中,他激动地阐述了自己最惊人的发现。他说,为了从理论上得出正确的辐射公式,必须假定物质辐射(或吸收)的能量不是连续地、而是一份一份地进行的,只能取某个最小数值的整数倍。这个最小数值就叫能量子,辐射频率是ν的能量的最小数值ε=hν。其中h,普朗克当时把它叫做基本作用量子,物理常数,它标志着物理学从“经典幼虫”变成“现代蝴蝶”。
1906年普朗克在《热辐射讲义》一书中,系统地总结了他的工作,为开辟探索微观物质运动规律新途径提供了重要的基础。
1918年,普朗克得到了物理学的最高荣誉奖--诺贝尔物理学奖。1926年,普朗克被推举为英国皇家学会的最高级名誉会员,美国选他为物理学会的名誉会长。
1930年,普朗克被德国科学研究的最高机构威廉皇家促进科学协会选为会长。普朗克的墓在哥庭根市公墓内,其标志是一块简单的矩形石碑,上面只刻着他的名字,下角写着:尔格·秒。 他的墓志铭就是一行字:h=6.63×10^-34J·S,这也是对他毕生最大贡献:提出量子假说的肯定。 量子化
在宏观领域中,一切物理量的变化都可看作连续的。例如,一个物体所带的电荷是e的极大倍数。所以一个一个电子的跳跃式增减可视为是连续的变化。但在微观领域中的离子,所带电荷只有一个或几个e,那么,一个一个电子的变化就不能看作是连续的了。
普朗克在1900年提出了“量子化”的概念。像这样以某种最小单位作跳跃式增减的,就成这个物理量是量子化的。 普朗克最大贡献是在1900年提出了能量量子化,其主要内容:黑体是由以不同频率作简谐振动的振子组成的,其中电磁波的吸收和发射不是连续的,而是以一种最小的能量单位ε=hν,为最基本单位而变化着的,理论计算结果才能跟实验事实相符,这样的一份能量ε,叫作能量子。其中v是辐射电磁波的频率,h=6.62559*10^-34Js,即普朗克常数。也就是说,振子的每一个可能的状态以及各个可能状态之间的能量差必定是hv的整数倍。
受他的启发,爱因斯坦于1905年提出,在空间传播的光也不是连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光量子,简称光子,光子的能量E跟跟光的频率v成正比,即E=hv。这个学说以后就叫光量子假说。光子说还认为每一个光子的能量只决定于光子的频率,例如蓝光的频率比红光高,所以蓝光的光子的能量比红光子的能量大,同样颜色的光,强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少。
普朗克黑体辐射定律 :大约是在1894年,普朗克开始把心力全部放在研究黑体辐射的问题上,他曾经委托过电力公司制造能消耗最少能量,但能产生最多光能的灯泡,这一问题也曾在1859年被基尔霍夫所提出:黑体在热力学平衡下的电磁辐射功率与辐射频率和黑体温度的关系。帝国物理技术学院(Physikalisch-Technischer Reichsanstalt)对这个问题进行了实验研究,但是经典物理学的瑞利-金斯定律无法解释高频率下的测量结果,但这定律却也创造了日后的紫外灾难,威廉·维恩给出了维恩位移定律,可以正确反映高频率下的结果,但却又无法符合低频率下的结果。这些定律之所以能发起有一小部分是普朗克的贡献,但大多数的教科书却都没有提到他。 普朗克在1899年就率先提出解决此问题的方法,叫做“基础无序原理”(principle of elementary disorder),并把瑞利-金斯定律和维恩位移定律这两条定律使用一种熵列式进行内插,由此发现了普朗克辐射定律,可以很好地描述测量结果,不久后,人们发现他的这项新理论是没有实验证据的,这也让普朗克他在当时感到稍稍的无奈。可是他并没有因此而气馁,反而修正了自己的方式,最后成功的推衍出著名的第一版普朗克黑体辐射定律,此定律是在描述由实验观察来的黑体辐射光谱呈现良好的状态,这一定律于1900年10月19日在德国物理学会上首次提出。也因为普朗克黑体辐射定律是第一个不包括能源量化以及统计力学的推论,因为他本人不喜欢这个理论。
不久后的1900年12月14日,普朗克得出了辐射定律的理论推论,其中他使用了此前曾被他所否定的奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼的统计力学,热力学第二定律的每个纯统计学观点都让普朗克感到厌恶。普朗克于会议上提出了能量量子化的假说: 其中E是能量,是频率,并引入了一个重要的物理常数h——普朗克常数,能量只能以不可分的能量元素(即量子)的形式向外辐射。这样的假说调和了经典物理学理论研究热辐射规律时遇到的矛盾。基于这样的假设,他并给出了黑体辐射的普朗克公式,圆满地解释了实验现象。这个成就揭开旧量子论与量子力学的序幕,因此12月14日成为了量子日,以作纪念。普朗克也因此获得1918年诺贝尔物理学奖。尽管在后来的时间里,普朗克一直试图将自己的理论纳入经典物理学的框架之下,但他仍被视为近代物理学的开拓者之一。不过在当时,这一假说与玻尔兹曼的理论相比,可谓无足轻重。 “一个纯公式的假说,我其实并没有为此思考很多。(德语原文:eine rein formale Annahme, ich dachte mir eigentlich nicht viel dabei.)” 如今这个与经典物理学相悖的假说被作为是量子物理学诞生的标志,和普朗克最大的科学成就。但是需要提及的是,玻尔兹曼于先前的大约1877年已经将一个物理学系统的能量级可以是不连续的作为其理论研究的前提条件。 在接下来的时间里,普朗克试图找到能量子的意义,但是毫无结果,他曾写道: “我的那些试图将普朗克常数归入经典理论的尝试是徒劳的,却花费了我多年的时间和精力。(德语原文:Meine vergeblichen Versuche, das Wirkungsquantum irgendwie der klassischen Theorie einzugliedern, erstreckten sich auf eine Reihe von Jahren und kosteten mich viel Arbeit.)” 其他物理学家如瑞利、James Jeans(1877年—1946年)和亨德里克·洛伦兹在几年后仍将普朗克常数设为零,以便其不与经典物理学相悖,但是普朗克十分清楚,普朗克常数是一个不等于零的确切的数值。“Jeans的固执令我很费解,他就像是理论学界里的黑格尔,他本不该是这样的,观点与事实不相符时却越是要坚持。”(德语原文:Jeans' Hartnäckigkeit ist mir unverständlich – er ist das Beispiel eines Theoretikers, wie er nicht sein soll, dasselbe, was Hegel in der Philosophie war. Um so schlimmer für die Tatsachen, wenn sie nicht stimmen.)
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电脑辐射的危害 电脑所散发出的辐射电波往往为人们所忽视。依国际MPRⅡ防辐射安全规定:在50cm距离内必须小于等于25V/m的辐射暴露量。 但是您知道计算机的辐射量是多少吗?计算机的辐射量:1、键盘1000V/m2、鼠标450V/m3、屏幕218V/m4、主机170V/m5、Notebook2500V/m 此外,辐射电磁波对人体有八大伤害: 1、细胞癌化促进作用 2、荷尔蒙不正常 3、钙离子激烈流失 4、痴呆症的引发 5、异常妊娠异常生产 6、高血压心脏病 7、电磁波过敏症 8、自杀者的增加 使用电脑的你要注意电脑辐射的四大危害如下:!) 1、电脑辐射污染会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能,严重的还会诱发癌症、并会加速人体的癌细胞增殖。` 2、影响人们的生殖系统主要表现为男子精子质量降低,孕妇发生自然流产和胎儿畸形等。2.}N 3、影响人们的心血管系统表现为心悸、失眠,部分女性经期紊乱、心动过缓、心搏血量减少、窦性心率不齐、白细胞减少、免疫功能下降等。5S 4、对人们的视觉系统有不良影响由于眼睛属于人体对电磁辐射的敏感器官,过高的电磁辐射污染还会对视觉系统造成影响。主要表现为视力下降,引起白内障等。Zc= 国家质检总局昨天公布的最新电脑产品质量国家监督抽查结果表明,电脑中的电磁辐射不容忽视。 国家质检总局抽查了北京、上海、天津、重庆、浙江、湖北等14个省市的电脑产品,抽样合格率为72%。据了解,这次抽查结果表明,目前国内市场上的电脑产品在运算速度、多媒体功能和软硬件支持性方面都比以前有了较大提高,但一些企业的产品质量水平不够稳定。在这次抽查中,四通、惠普、沐泽等知名企业的电脑产品也被鉴定为不合格产品。 据了解,这次电脑产品质量国家检验抽查过程中所发现的主要质量问题是电磁兼容性中的辐射骚扰、传导骚扰指标超标。辐射骚扰是电脑工作时向空间发射的一种电磁波干扰,这种干扰会影响其他电器特别是高灵敏度电器的正常工作;传导骚扰则会影响在同一电网内其他电器的正常工作,像组成整机系统的主板、显示卡、开关电源、显示器、键盘、鼠标等,若选购不好都会引起辐射骚扰超标。抽查中发现有的企业由于对标准理解不够,零部件进货控制和生产线组装质量控制不严,缺乏必要的检测手段,致使产品质量不合格。 本次抽查发现的7家微机辐射骚扰超标的企业、商标及型号是: 北京四通计算机技术有限公司,四通,震撼JS100; 重庆信博信息技术开发有限公司,Xinbo,自由村1101; 南宁胜利科技股份有限公司,胜利,跨越Ⅰ; 上海博泰电脑科技有限公司,博泰,BT—SMC—I3298; 武汉市聚星电脑有限公司,神脑通,JXSD530L; 北京和源沐泽科技发展有限公司,沐泽,E时尚510D; 上海惠普有限公司,HP,P7281—L2325。 揭开电脑“辐射”的X档案 俗话说:金无足赤。电脑,作为一种现代高科技的产物和电器设备,在给人们的生活带来更多便利、高效与欢乐的同时,也存在着一些有害于人类健康的不利因素。 电脑对人类健康的隐患,从辐射类型来看,主要包括电脑在工作时产生和发出的电磁辐射(各种电磁射线和电磁波等)、声(噪音)、光(紫外线、红外线辐射以及可见光等)等多种辐射“污染”。 从辐射根源来看,它们包括CRT显示器辐射源、机箱辐射源以及音箱、打印机、复印机等周边设备辐射源。其中CRT(阴极射线管)显示器的成像原理,决定了它在使用过程中难以完全消除有害辐射。因为它在工作时,其内部的高频电子枪、偏转线圈、高压包以及周边电路,会产生诸如电离辐射(低能X射线)、非电离辐射(低频、高频辐射)、静电电场、光辐射(包括紫外线、红外线辐射和可见光等)等多种射线及电磁波。而液晶显示器则是利用液晶的物理特性,其工作原理与CRT显示器完全不同,天生就是无辐射(可忽略不计)、环保的“健康”型显示器;机箱内部的各种部件,包括高频率、功耗大的CPU,带有内部集成大量晶体管的主芯片的各个板卡,带有高速直流伺服电机的光驱、软驱和硬盘,若干个散热风扇以及电源内部的变压器等等,工作时则会发出低频电磁波等辐射和噪音干扰。另外,外置音箱、复印机等周边设备辐射源也是一个不容忽视的“源头”。 从危害程度来看,无疑以电磁辐射的危害最大。国内外医学专家的研究表明,长期、过量的电磁辐射会对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害,是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因和造成孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素,并可直接影响未成年人的身体组织与骨骼的发育,引起视力、记忆力下降和肝脏造血功能下降,严重者可导致视网膜脱落。此外,电磁辐射也对信息安全造成隐患,利用专门的信号接收设备即可将其接收破译,导致信息泄密而造成不必要的损失。过量的电磁辐射还会干扰周围其他电子设备,影响其正常运作而发生电磁兼容性(EMC)问题。 因此,电磁辐射已被世界卫生组织列为继水源、大气、噪声之后的第四大环境污染源,成为危害人类健康的隐形“杀手”,防护电磁辐射已成当务之急。 ------------------------------------------------- ]:防护 健康对策A计划之矛与盾 俗话说:魔高一尺、道高一丈。鉴于电脑的电磁辐射的危害性,相关的国际、国内专业机构和电脑制造商,很早就开始了防护电脑辐射的工作。经过多年的努力,就电脑等电子产品的生产制造,在辐射、节能、环保、人体工程学等方面制定出了MPR、TCO、FCC、UL等多种严格的认证标准,以确保人类健康不受损害。与此同时,所谓的节能、环保、无辐射的“绿色电脑”也于近年应运而生了。 对于电脑的电磁辐射的危害,目前可采取主动防护和被动防护两种方法。被动防护法,就是除了改善工作环境和注意使用方法外,采取给经常接触和操作电脑的人员配备防辐射服、防辐射屏、防辐射窗帘、防辐射玻璃等措施,以减少或杜绝电磁辐射的伤害;主动防护法,则是从电脑电磁辐射的“源头”——显示器和机箱等部件下手,将其消灭或屏蔽。 一是购买,即选购市面上实力厂家推出的符合“绿色电脑”标准的产品;二是DIY,即选购通过各种认证标准的“绿色”电脑配件,打造自己的健康电脑。下面我们就重点探讨如何选择符合防辐射标准的配件来DIY健康电脑。 CRT显示器的工作成像原理,决定了它在使用中所发出的有害辐射是难以完全消除的。为了最大限度地减低其有害辐射的强度,保护用户的健康,国际权威组织相继推出了针对显示器等电子设备的一系列防电磁辐射认证标准,从最初的MPRⅠ(1987年)、MPRⅡ(1990年)、TCO’92(1992年)到最新的TCO’99、TCO’03(如图1),对显示器的辐射、节能、环保、人体工程学等方面制定了严格标准,只有在设计、制造、成品等环节中遵循并通过了最新的相关标准检测的产品,才能称得上是“绿色”显示器。 目前,与显示器相关的认证标准有近20个之多。其中比较著名的有:瑞典国家测量测试局的MPRⅡ、瑞典专业雇员联盟(TCO)的TCO系列,美国环保局(EPA)的EnergyStar(能源之星)、美国联邦通讯委员会(FCC)的FCC,中国最新的3C等认证标准。下面我们重点来了解和掌握几个显示器上常见的认证标志。 MPRⅡ认证瑞典测量测试局于1987年就电场和磁场放射对人体健康影响而提出了一个最早的标准——MPRⅠ。在此基础上,1990年又将其扩展为MPRⅡ,更加严格地限制显示器在使用中产生的磁场强度等,提供了21项显示器标准,包括闪烁度、跳动、线性、光亮度、反光度及字体大小等,对显示器的超低频(ELF)和甚低频(VLF)辐射提出了最大的限制。MPRⅡ标准已经成为一种全球认可的、比较严格的电磁辐射检测标准。目前除少量廉价产品外,市面上的大多数显示器都符合MPRⅡ规范。 TCO系列认证瑞典专业雇员联盟(TCO)于1992年开始在MPRⅡ的基础上,对显示器等电子设备在生态(Ecology)、能源(Energy)、辐射(Emissions)以及人体工程学(Ergonomics)等方面提出了更高的要求和更严的标准,逐渐演变成了目前世界通用的、包括TCO’92/TCO’95/TCO’99/TCO’03等在内的TCO系列标准。其中TCO’92是针对显示器的包括电磁辐射、电源自动关闭、提供耗电量数据、符合防火及用电安全等多方面的标准;TCO’95在TCO’92的基础上加入了对环境保护和人体工程学的要求,强调了低电磁辐射、低磁场辐射标准,其覆盖范围涉及显示器、键盘和系统单元等;TCO’99则进一步提出了更严格、更全面的环境保护、用户舒适度等标准,对键盘和便携机的设计也提出了具体规定。而TCO’03作为第四代TCO认证标准,在对显示器的生态、能源、辐射以及人体工程学等多个方面的规定中,除了辐射方面外,TCO’03均比TCO’99有所加强,成为全球最全面、最严格的新一代高品质显示器的认证标准。 FCC认证美国联邦通讯委员会(FCC)是检验电磁波讯号、电子设备的组织机构。它颁发的FCC认证主要制定了电磁方面的规范,对数字设备及开关电源等发出的辐射噪音量进行了限定。FCC认证分为A、B两种等级,B级技术要求更加严格。其中A级的产品所产生的电磁波较强,会干扰收音机、电视机等电器,因此不适宜家用但可在办公室等场所使用;而B级的产品则表示所产生的电磁波相对较弱,不会干扰微波等讯号,所以可在家庭或办公室使用,如个人电脑或电话等即属于此类产品。 CCC认证CCC是“中国强制认证(ChinaCompulsoryCerlification)”的缩写,是我国新近实行的强制性产品认证标志。同时3C认证也是将原CCEE(电工)、CCIB(进出口检疫)、EMC(电磁兼容)认证的三合一,分别从用电的安全、电磁兼容及电波干扰、稳定性等做了全面的规定标准。凡列入国家实行强制性产品认证目录内的产品,必须经国家指定的认证机构认证合格、取得相关证书并加贴认证标志后,方可出厂销售、进口和在经营性活动中使用。3C标志有两个版本:CCC(S)和CCC(S&&E)。CCC(S)代表只通过了安全标准认证,CCC(S&&E)则表示产品同时获得安全及电磁兼容认证(如图2)。 了解和掌握了上面的这些认证标准,你就会在选购“绿色”显示器时做到“心中有数”了。实际上,选购时你只需“照方抓药”、专挑那些通过TCO’99、TCO’03、3C等认证的产品即可。因为这些通过TCO’99等最严格的标准检测的产品,它们在设计、材料、制造、出厂、销售等每一道工序、每一个环节,都要尽量符合相关认证中所包含的标准要求。所以用户基本没必要了解产品的具体技术细节,只要它通过了TCO’99等认证,就说明该产品的电磁辐射等危害降到了最小程度,是可以安全使用的。比如一台通过TCO’95的显示器,在设计时要符合ISO9241人体工程学、IE950安全性标准,在材料上要广泛使用可循环回收的环保无毒材料,在生产、制造、出厂过程中要符合ISO系列中的相关标准以及低电磁辐射(EMI)、低磁场辐射(EMC)的要求等等。可见TCO不但标准非常严格,而且其测试过程和测试方案也是极其苛刻的,因此说,符合TCO’95以上认证标准的显示器,在生态、能源、辐射以及人体工程学等多方面都能够满足作为“绿色”显示器的要求,属于真正高质量、高安全性的显示器,当然是你的明智之选。从通过认证的显示器的比例来看,无辐射、环保的TFT液晶显示器占了较大部分。为了防止造假,你可以登录TCO评测机构的官方查询网站( TCOdevelopment.com),所有通过TCO标准认证的厂商和品牌名称都可以查到。 目前市场上通过TCO’99及以上认证的显示器很多,Philips、LG、BenQ、acer、AOC、爱国者(aigo)、NESO、美格等大厂都推出了自己的优秀产品。 在选购机箱时判断其是否具有防电磁辐射功能,最简单的方法就是查看其是否通过了诸如EMI、FCC、3C等相关的防辐射标准认证。目前市面上较具代表性的典型产品,有华旗爱国者、世纪之星、金和田、富士康、银河、多彩、Tt等品牌的防辐射机箱。 使用电脑时,要调整好屏幕的亮度,一般来说,屏幕亮度越大,电磁辐射越强,反之越小。不过,也不能调得太暗,以免因亮度太小而影响收视效果,且易造成眼睛疲劳。 在操作电脑时,要注意与屏幕保持适当距离。离屏幕越近,人体所受的电磁辐射越大,因此较好的是距屏幕0.5M以外。 此外,在操作电脑后,脸上会吸附不少电磁辐射的颗粒,要及时用清水洗脸,这样将使所受辐射减轻70%以上。 电脑的摆放位置很重要。尽量别让屏幕的背面朝着有人的地方,因为电脑辐射最强的是背面,其次为左右两侧,屏幕的正面反而辐射最弱。以能看清楚字为准,至少也要50厘米到75厘米的距离,这样可以减少电磁辐射的伤害。 注意室内通风:科学研究证实,电脑的荧屏能产生一种叫溴化二苯并呋喃的致癌物质。所以,放置电脑的房间最好能安装换气扇,倘若没有,上网时尤其要注意通风。 呵护:面部的衰老最明显的地方就是眼睛,所以说眼睛的呵护尤为重要。 眼霜:有滋润的功效,除了可以减低黑眼圈、眼袋的问题外,同时也具备改善皱纹、细纹的功效。 眼胶:和眼霜的功效差不多,只是胶状质地擦起来较为清爽,白天使用皮肤没有负担感,大多是消除眼袋、黑眼圈、舒缓眼部肌肤症状。 有一种是喝茶 常用电脑的人中有83%感到眼睛疲劳,64%经常感到肩酸腰痛,另外,不少人出现流泪、食欲不振、咽喉痛、咳嗽、胸闷等症状,甚至行动迟缓,记忆力衰退。 电脑辐射不仅危害人的健康,而且影响到工作的质量和效率。对于生活紧张而忙碌的人群来说,抵御电脑辐射最简单的办法就是在每天上午喝2至3杯的绿茶,吃一个橘子。茶叶中含有丰富的维生素A原,它被人体吸收后,能迅速转化为维生素A。维生素A不但能合成视紫红质,还能使眼睛在暗光下看东西更清楚,因此,绿茶不但能消除电脑辐射的危害,还能保护和提高视力。如果不习惯喝绿茶,菊花茶同样也能起着抵抗电脑辐射和调节身体功能的作用。