ثابت پلانک یکی از ثابت‌های بنیادی طبیعت است و مرز میان دنیای کلاسیک و کوانتومی را نشان می‌دهد. ماکس پلانک آن را در ۱۹۰۰ برای توضیح تابش جسم سیاه وارد فیزیک کرد، بی‌آنکه بداند دارد دری به سوی مکانیک کوانتومی باز میکند.
ثابت پلانک چه می‌گوید؟
پلانک نشان داد برای توضیح رنگ نور گداخته باید فرض کرد انرژی نور در بسته‌های مجزا مبادله میشود. انرژی هر بسته با بسامد متناسب است:
ضریب تناسب همان h است، با مقدار تقریبی ۶٫۶۲۶ × ۱۰⁻³⁴ ژولثانیه. این عدد بسیار کوچک است و برای همین اثرهای کوانتومی در زندگی روزمره دیده نمی‌شود: در دنیای ما انرژی «پیوسته» به نظر می‌رسد.
نقش آن در فیزیک
- اثر فوتوالکتریک: اینشتین با رابطهٔ E = hf نشان داد انرژی نور بسته‌بسته است.
- مدل اتمی بور: تکانهٔ زاویه‌ای الکترون در مدار مضرب صحیحی از h/2π است.
- اصل عدم قطعیت: حاصل‌ضرب عدم قطعیت مکان و تکانه نمی‌تواند از h/4π کمتر باشد.
- طول موج دوبروی: ذره‌ای با تکانهٔ p طول موجی برابر h/p دارد.
«اچ‌بار» چیست؟
در بسیاری از فرمول‌ها ثابت کاهیدهٔ پلانک، یعنی h/2π، می‌آید که به آن «اچ‌بار» می‌گویند و در معادلهٔ شرودینگر و تکانهٔ زاویه‌ای کاربرد دارد.
نقش آن در یکاهای اندازه‌گیری
از ۲۰ مه ۲۰۱۹ ثابت پلانک مقداری دقیق و قراردادی دارد و کیلوگرم بر پایهٔ آن تعریف میشود، نه بر پایهٔ استوانهٔ فلزی که در پاریس نگهداری می‌شد. دستگاهی به نام ترازوی کیبل با اندازه‌گیری دقیق برق و مکانیک، جرم را به h پیوند می‌دهد.
شناخت پلانک
ماکس پلانک برای این کار در ۱۹۱۸ جایزهٔ نوبل فیزیک گرفت. می‌گویند خودش در آغاز بسته‌بسته بودن انرژی را فقط ترفند ریاضی می‌دانست، اما اینشتین و بور نشان دادند واقعیت فیزیکی دارد.
پرسش‌های رایج
### مقدار ثابت پلانک چقدر است؟
مقدار آن حدود ۶٫۶۲۶ × ۱۰⁻³⁴ ژولثانیه است. از ۲۰۱۹ این مقدار در دستگاه SI دقیقاً ثابت فرض میشود.
### چرا ثابت پلانک مهم است؟
چون اندازهٔ جهان کوانتومی را تعیین میکند: اگر h صفر بود، فیزیک کلاسیک برای همهچیز درست بود و اتمها پایدار نبودند.
### ثابت پلانک را چه کسی کشف کرد؟
ماکس پلانک در ۱۹۰۰، هنگام توضیح تابش جسم سیاه.
### فرق h و ħ چیست؟
ħ برابر h تقسیم بر ۲π است و در بسیاری از معادلههای مکانیک کوانتومی ظاهر میشود، چون با چرخش و زاویه سروکار دارد.