Re: [問題] 高中彩虹光譜

[Muscovy (三分熟的鬧鐘)]

※ 引述《x94jo3 (霹靂卡霹靂啦啦)》之銘言：
: 在高中講義中寫
: 在地球上觀察到的太陽光為吸收光譜
: 請問那在地球上觀察到的彩虹是屬於吸收光譜嗎？
: 因為講義分成兩大類
: 1. 發射光譜：連續、帶狀、線狀
: 2.吸收光譜
: 還是吸收光譜中也有連續光譜？

        霹靂兄找到的這組回答很有問題.
        因為表面上是物理, 但最後在拼國文唬爛的程度. XD

        我們從大考中心所回覆的「黑體輻射由電荷加速產生」這句話開始.
        連推文裡面的圖片一起來說明這題「意見回覆」的說法有多離譜.

        首先, 黑體輻射不是什麼電子加速的結果.
        黑體輻射屬於古典量子力學的範圍, 有它才有古典量力.

        我們說, 古典量力是量子電動力學出現之前的時代...
        那個時代的物理學家, 對於黑體輻射就有趨近一致的認知了.
        黑體輻射是能量量子化之後, 熱平衡所呈現的統計特性.
        而且呢, 古典的量子力學絕口不提電子在軌道上加速這種觀念.

        總之黑體輻射的來源是熱, 不是電子加速, 這是從物理史學的觀點.

        再反過來, 如果黑體輻射要靠電子加速才會發生.
        世界上所有的生物早就死光了...
        因為一部分是被自己電死的, 另一部分是 beta particle 中毒.
        你去摸一個黑體輻射源會被電到嗎? 不會嘛... 被燙到的機會還比較大.
        不會電人的東西, 然後説它充滿了加速電子, 這可能嗎?
        電子可是生活中最敏感的粒子, 靜電都會想辦法電你了, 何況加速的.

        至於為什麼黑體輻射沒辦法用電子加速來解釋, 還有更深刻的物理意義.
        想像一組 radio frequency 的電磁波, 就說 100kHz 好了.
        產生這組電磁波就需要電子用 100kHz 的頻率晃動.
        這種等級的震盪在自然界中還有機會看到.
        那麼微波波段呢? 1GHz 好了, 這種震盪就有點難找了.

        再來, 遠紅外線呢? 1THz.
        找一種帶電物質可以承受一秒鐘 1,000,000,000,000 的震盪...

        這個難題把一百年前的物理學家們通通難倒了.
        偏偏黑體輻射的結果跟大家說, 遠紅外線只是基本款, 連人體都做得到.
        人體裡有什麼咚咚一秒鐘震盪 1,000,000,000,000 不會壞的?
        夠難了吧, 而且還要有證據!
        好不容易湊出一個解釋: 好, 電子繞原子核運動, 這個解釋有機會.
        物理學家接著問: 這些頻率之間的強度所具有的分佈要怎麼解釋?
        就是說每一個 THz 震盪子, 要分配三個 GHz 加四個 kHz 諸如之類的.
        然後這些震盪子還要想一套方案跟溫度連動, 並且能自動分配配額.

        上面就是講: 「用電子加速想像黑體輻射, 會出現哪些問題? 」

        所以後來就有量子力學啦, 用能階解釋黑體輻射.
        黑體輻射假設「能量會量子化」, 這是什麼? 就是能階的古典版.
        不然根本沒辦法解釋高頻輻射所需要的電子運動從哪裡來.

        我還可以跟你說, 凡是短於紅外光的波段都沒有泛用的電子運動發光理論.
        除了少數像同步輻射這種特例, 其他都是用能階解釋, 不是電子運動.
        所有的人造光源, 雷射, 白熾燈, LED...
        自然光源, 譬如燭火, 日光, 星光... 等等.
        只要你用眼睛看得到的光, 人類幾乎都不知道怎麼用電子運動加以解釋.

        結果大考中心回答: 「連續光譜屬於黑體輻射（由電荷加速產生）. 」
        那現在你對「黑體輻射由電荷加速產生」有什麼想法?

        我們還可以再討論「連續光譜屬於黑體輻射」這前半句話的問題. -.-
        拿一盞氙燈出來, 這也是連續光譜, 但是絕對不像黑體.
        所以我寧可相信這是一時筆誤前後寫顛倒.
        不然出這份考題的傢伙, 程度真是太離譜了.

        而且這世界上的光譜不是只有連續光譜, 吸收光譜跟發射光譜三大類.
        譬如我找來一個二倍頻光學元件, 你說它要算成哪一類?
        （中文維基很狡猾地把這類頻譜寫成「散射光譜」. :D）
        生物體就有很多非線性光學, 都不在這三類裡頭...
        然後大考中心認為生物體沒辦法做頻譜分析嗎? 明明就做翻了.
        因此這些分類只是概念, 沒有非 A 非 B 則必然是 C 的定律.
        那句「太陽光頻譜圖不是連續也不是發射, 所以必然是吸收」太蠢了.

        最後, 根據大考中心把「只要含有暗線的頻譜圖都算是吸收光譜」而言.
        我跟你說, 以這種分類, 世界上根本不存在其他頻譜, 通通都是吸收光譜.
        不信你去查鐵的發射光譜... 看它有多少暗線. -.-

        真是誤人子弟. XD


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推 j0958322080: 現在出考題是大家投稿放入題庫，之後再選題出來，不
→ j0958322080: 像以前數學遇到楊維哲高標就超低XD
→ Muscovy: 囧, 是真的嗎?
→ Muscovy: 難怪會有這麼離譜的回答... XD
推 QuantaWolf: 一般來說古典是相對quantum and relativistic 來講沒
→ QuantaWolf: 有什麼古典量力這種東西吧，要碼說非相對論性量子力
→ QuantaWolf: 學或是半經驗性量子論（普朗克量子論）吧
→ wohtp: 的確是有個old quantum theory，但是翻成古典不太對勁就是
→ wohtp: 然後...老量力有講古典運動啊？
→ wohtp: https://en.wikipedia.org/wiki/Old_quantum_theory
→ wohtp: 基本上是全套古典力學，加上額外的條件篩選出能量對的軌道
→ wohtp: 老量子不敢碰的地方是軌道上的加速電子怎麼發光。
→ wohtp: 他們只能說，啊能量就突然變成光子了，然後電子突然往下掉
→ wohtp: 一層樓這樣
推 j0958322080: 反正不是某一位老師出的，題庫不知道路人甲能不能投
→ wohtp: 但至少選題要有專業啊，總不能閉著眼睛亂數決定
推 j0958322080: 選題就是有入闈，這應該就是高中老師或大學教授了
→ wohtp: 還有後來那個護航，明顯是負責人的專業能力不行，你叫這些
→ wohtp: 傢伙不徵稿自己從頭擬一份試題，大概也是亂七八糟
→ Muscovy: 其實我也不知道怎麼翻譯 1950 年以前的量子力學... XD
→ Muscovy: 我是都把它叫做古典量子力學啦, 因為比較典雅. :D
推 Vulpix: 舊量子論，半古典。
推 sputtering: 量子力學ABC就是薛丁格方程，第一項是甚麼
→ sputtering: 沒有運動怎麼會有動能
→ sputtering: 大多數輻射都是帶電粒子加速，少數是核反應或粒子衰變
推 wohtp: 上面原po年分有誤，薛丁格海森堡和狄拉克都是1920年代喔。1
→ wohtp: 950年人家已經在重整化QED了。
推 sputtering: 加速度ABC:凡不是等速率直線運動都是加速度運動
→ sputtering: ex.轉動輻射及振動輻射
推 wohtp: 沒辦法定義速度的時候就沒有加速度啦
推 sputtering: 樓上不是吧
推 wohtp: 不然氫原子1s orbital的加速度怎定義？
推 sunev: 吳大猷是翻成「量子論」
→ sputtering: w大講的是orbital不是orbit所以連角動量都沒有Orz
推 sputtering: 在量子力學的拘束態中物理量不連續加上微積分基本定律
→ sputtering: 無法定義速度及加速度必須過渡到動量跟場的波動力學
→ sputtering: 在量子力學中定義能量等於基態跟零是沒有差別的
→ sputtering: 之前我以為一根球棒跟一顆四縫線球就可以定義加速度
→ sputtering: 現在我發覺我欠考慮
→ sputtering: XD
推 Vulpix: 可以在orbital上定義角動量啊，L^2跟H可對易。不過s軌域的
→ Vulpix: 角動量都是0就是了。
→ sputtering: w大說的是1Sㄟ
→ sputtering: 他還取基態ㄟ
→ Muscovy: 加速度是真的沒有很好的定義，譬如力在量子力學裡面一直
→ Muscovy: 都是寫成位能的微分，就是為了避過加速度不明的狀況啊。
→ Muscovy: 不過我倒是沒想到 1925 年就有 QED 了，我都是記費曼到年
→ Muscovy: 底。XD
→ Muscovy: 費曼的年代... 嗯. 到年底是怎樣!
推 sunev: 力可以在Heisenberg picture下以dp/dt來定義
→ sunev: 也可以用Ehrenfest theorem d<p>/dt=<-dV/dx>
→ wohtp: 那所有stationary orbital的加速度都是零了。
推 wohtp: 我的意思應該微調成：對任意軌域你都沒辦法定義一個well-de
→ wohtp: fined, unique and definite value for velocity.
→ Muscovy: @sunev: 說得也是, 沒細想就亂寫... XD
→ Muscovy: 不過加速度還是沒有好的定義, 因為 acceleration 沒有對
→ Muscovy: 應的 eigenstate.
推 sputtering: 仔細想一下拘束態的帶電粒子沒有加速度的定義
→ sputtering: 想起以前老師說過如果原子中的電子有加速度就會輻射能
→ sputtering: 量往原子核掉，真的老了忘了太多事