紫外災難
奧地利埃倫費斯特提出的概念
19世紀,由於冶金以及照明設備製造等的需要,人們急需找到黑體輻射強度和輻射頻率的關係。1889年盧默與魯本斯通過研究空腔輻射得出了黑體輻射光譜的實驗數據。但是,單使用實驗數據找對應點的方法十分不便,於是,人們開始了尋找一般的公式。
1900年,瑞利根據經典統計力學推出了一個公式,1905年,金斯修正了瑞利輻射公式中的一個數值錯誤,以後,此公式被稱為瑞利-金斯公式(如圖)。
其中, 為輻射的能量密度,k是波爾茲曼常數,c為真空中的光速,T是熱力學溫度。可以看出,w在ν趨向於無窮大時趨向於無窮大,這於實驗數據相違背。 1911年,奧地利物理學家埃倫費斯特用“紫外災難”來形容經典理論的困境。
開爾文在一次演講中說道:“動力學理論斷言,熱和光都是運動的方式。但現在這一理論的優美性和明晰性卻被兩朵烏雲遮蔽,顯得黯然失色了……(The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds)”其中的一朵“烏雲”便指的是黑體輻射問題。關於黑體輻射強度的計算有另外一條在短波中適用的維恩公式,普朗克使用插值法將兩個公式化成了一條公式也即普朗克公式,並為了解釋這個半經驗公式的準確性提出了能量量子化假設。