Номер 10, страница 42, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

10. В чем заключается суть "ультрафиолетовой катастрофы"?

10. «Ультрафиолетовая катастрофа» — это историческое название парадокса, возникшего в классической физике в конце XIX — начале XX века при попытке описать тепловое излучение абсолютно чёрного тела.

Суть проблемы заключалась в следующем:

1. В рамках классической электродинамики и статистической физики была выведена формула Рэлея — Джинса, которая должна была описывать распределение энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела.

2. Эта формула хорошо согласовывалась с экспериментальными данными для длинных волн (низких частот), то есть в инфракрасной и видимой частях спектра.

3. Однако для коротких волн (высоких частот), особенно в ультрафиолетовой области, формула предсказывала, что интенсивность излучения должна неограниченно возрастать с уменьшением длины волны (увеличением частоты). Согласно этой теории, плотность энергии излучения стремилась бы к бесконечности ($u(\nu, T) \to \infty$ при $\nu \to \infty$).

4. Такой результат был абсурден и находился в резком противоречии с экспериментом, который показывал, что интенсивность излучения в коротковолновой области быстро спадает до нуля. Если бы формула Рэлея — Джинса была верна, любое нагретое тело мгновенно излучило бы всю свою энергию в виде высокочастотного излучения, что, очевидно, не происходит.

Этот провал классической теории и получил название «ультрафиолетовая катастрофа». Проблема была решена в 1900 году Максом Планком, который предположил, что энергия излучается не непрерывно, а дискретными порциями — квантами. Эта гипотеза легла в основу квантовой механики и привела к созданию формулы Планка, которая полностью и точно описывала весь спектр излучения абсолютно чёрного тела, устранив парадокс.

Ответ: Суть «ультрафиолетовой катастрофы» заключается в противоречии между предсказанием классической физики (закон Рэлея — Джинса), согласно которому мощность теплового излучения абсолютно чёрного тела должна неограниченно возрастать в области коротких волн (ультрафиолета), и экспериментальными данными, которые показывали, что в этой области мощность излучения стремится к нулю.