Plancki konstant on fundamentaalne füüsikaline konstant, mis seob fotoni energiakoguse ja selle elektromagnetilise laine sageduse läbi lihtsa seose E = hν. Nimi tuleneb füüsikust Max Planckist, kes 1900. aastal musta keha kiirguse probleemile lahenduse pakkus ja sellega kvantmõõtme idee virelesse tõi. See on üks põhikoguseid kvantfüüsikas, mis määrab, kuidas energia ja aine „pakenduvad” diskreetseteks osakesteks ehk kvantideks.
Definitsioon ja peamised seosed
Plancki konstanti tähistatakse tavaliselt tähega h. Selle põhiseosed on:
- Energiasageduse seos: E = hν, kus ν on sagedus.
- De Broglie’ lainepikkus: λ = h/p, seos impulsi p ja lainepikkuse λ vahel (see kehtib nii footonite kui ka ainematerjalide puhul sobivate tingimuste korral).
- Footoni impulss: p = h/λ.
Lisaks kasutatakse sagedasti vähendatud Plancki konstanti ħ (h-bar), mis on defineeritud kujul ħ = h / (2π). Seda esineb Heisenbergi määramatuse printsiibi valemis Δx Δp ≥ ħ/2 ja paljudes kvantmehaanika avaldises.
Mõõtühik ja täpne väärtus
Plancki konstandil on füüsikalise tegevuse mõõtmed: energia korrutatud ajaga või impulss korrutatud vahemaaga. SI-ühikutes väljendatakse Plancki konstanti džauli sekundites (J⋅s) või (N⋅m⋅s) või (kg⋅m2⋅s−1). Sümbolid on määratletud siin.
SI-ühikutes on Plancki konstant täpselt 6,62607015×10−34 J-s (definitsiooni järgi). Selle täpsustamisega sai h-st täpne defineeriv konstant, mida kasutatakse uue SI-süsteemi aluseks. Vähendatud konstant ħ = h/(2π) on ligikaudu 1,054571817×10−34 J⋅s (ümardatud väärtus).
Roll kvantfüüsikas ja praktiline tähendus
Plancki konstanti võib pidada kvantmaailma „suuruse” mõõtühikuks: selle väga väike väärtus (10−34 J⋅s) seletab, miks makroskoopilises maailmas igapäevased suurused käituvad klassikaliselt — kvantmõjud on siis sageli mõõdetest väga väiksed. Samas määrab h kvantide energia- ja impulssieraldust ning on otsustava tähendusega järgmistes nähtustes:
- Fotoelektriline efekt ja footonite energiad (E = hν), mille seletus aitas kinnitada kvantide olemasolu;
- Diskreetsete energiatasemete olemasolu aatomites ja molekulides;
- Heisenbergi määramatuse printsiip, mis piirab samaaegse täpsuse, millega saab mõõta paigutust ja impulsse;
- Plancki ühikute (nt Plancki pikkus, Plancki aeg) defineerimine, mis annavad mõõtmed, kus nii gravitatsioon kui ka kvantmehaanika muutuvad võrdselt olulisteks.
Ajalooline ja metoodiline tähtsus
Max Plancki töö musta keha kiirguse teooria alal tähistas üleminekut klassikalisest füüsikast kvantteooria suunas. Plancki konstant ei ole pelgalt teoreetiline parameeter — tänapäeval kujutab see endast ka metrologilist alust: h on osa SI-süsteemi uuest määratlusest, mille kaudu määratakse ühikud nagu kilogramm kaudsemalt läbi fundamentaalsete konstantide.
Teadlased on kasutanud seda suurust selliste mõõtmiste nagu Plancki pikkus ja Plancki aeg arvutamiseks ning kvantfüüsika ja metrologias h olulist rolli jätkuvalt arendatakse. Plancki konstanti leiab peaaegu kõigist kvantteooria valemitest ja see jääb keskseks parandamaks meie arusaamist looduse sügavatest seadustest.
![Illustratsioon on võetud Newtoni originaalkirjast Kuninglikule Seltsile (1. jaanuar 1671 [Juliuse kalender]). S tähistab päikesevalgust. Valgus tasandite BC ja DE vahel on värviline. Need värvid kombineeruvad uuesti, et moodustada päikesevalgus tasapinnal GH](https://www.alegsaonline.com/zoom.php?image=NewtonDualPrismExperiment.jpg)
![{\displaystyle h={\frac {\mu _{0}\pi }{12c^{3}}}{[{q_{0}}{[0.9163a_{0}]}^{2}]^{2}}{f_{1r}}^{5}\cdot {s}=6.63\times 10^{-34}J\cdot s}](https://www.alegsaonline.com/image/4c47db8d0ec87cc985fc3b80db4214489e87a164.svg)
