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瑞利金斯公式

瑞利-金斯公式是根據經典電動力學統計力學導出的熱平衡輻射能量分布公式。這個公式描述了單位頻率間隔內的能量密度,其數學表達式為dμ(ν,T)dν=8πν2c3kBT,其中,dμ(ν,T)dν 表示單位頻率間隔內的能量密度,ν 表示輻射電磁波的頻率,kB 表示玻爾茲曼常數,T 表示溫度,c 表示光速

瑞利-金斯公式的推導過程涉及到一個密封空腔中的電磁場,這個空腔的腔壁溫度為T,腔內真空。腔壁在任何溫度下都會輻射電磁波,從而在腔內建立一個電磁場,使得腔壁與電磁場達到熱平衡。這個輻射場可以看作是由許多振子組成的系統,每個振動自由度的平均能量為kT,根據經典能量均分定理,從而得到上述公式。

然而,瑞利-金斯公式在短波長或高頻區域迅速上升,與實驗結果不符,這導致了「紫外災難」的問題。這個問題最終促使了量子理論的發展,特別是普朗克黑體輻射定律的提出,為現代物理學中光和物質的量子描述奠定了基礎。