热辐射、电磁学物理学家

德国物理学家威廉·沃纳·奥托·弗里茨·弗兰茨·维恩(1864年1月13日-1928年8月30日)研究热辐射和电磁。1911年，他因对热辐射等物理定律的贡献而获得诺贝尔物理学奖。火星上有一个以他名字命名的陨石坑。

在国家物理工程研究所，韦恩和路德维希·霍尔伯恩共同研究了用勒·夏特列温度计测量高温的方法，同时进行了热动力学的理论研究，特别是热辐射定律。

1893年，维恩提出了波长随温度变化的定律，后来称之为维恩位移定律。

1894年，他发表了一篇关于辐射的温度和熵的论文，将温度和熵的概念扩展到真空中的辐射。在这篇论文中，他定义了一个能完全吸收所有辐射的理想物体，称之为黑体。

1896年，他发表了维恩公式，即维恩辐射定律，并给出了确定黑体辐射的公式，为描述和测量高温提供了一种新的方法。虽然后来证明维恩公式只适用于短波，但维恩的研究使普朗克能够通过量子物理学解决热平衡中的辐射问题。韦恩也因为他的研究获得了1911年诺贝尔物理学奖。

1896年去亚琛接替菲利普·莱纳德后，他在那里建立了一个实验室，研究真空中的静电放电。

1897年，他开始研究阴极射线。借助伦纳德窗的高真空管，他证实了两年前让·巴普蒂斯特·佩林的发现，即阴极射线由高速运动的带负电的粒子(电子)组成。几乎在约瑟夫·唐木孙在剑桥发现电子的同时，韦恩用与唐木孙不同的方法测量了这些粒子的电荷和质量之间的关系，得到了与唐木孙相同的结果，即它们的质量仅为氢原子的1/1000。

1898年，韦恩研究了尤金·戈尔茨坦发现的阳极射线，并指出它们的正电荷等于阴极射线的负电荷。他在磁场和电场的影响下测量了它们的偏差，并得出结论，阳极射线由带正电的粒子组成，它们并不比电子重。韦恩使用的方法在大约20年后形成了质谱，实现了各种原子和同位素质量的精确测量以及核反应释放能量的计算。

1900年，韦恩发表了一篇关于力学中电磁学基础的理论论文，然后他继续研究阳极射线。1912年，他发现，当空气压力在高真空以外的环境中不是很弱时，阳极射线会在运动过程中通过与残余气体的原子碰撞而失去并恢复其带电能量。

1918年，他再次发表了阳极射线的研究成果。他测量了光线离开阴极后光度的累积下降过程。通过这些实验，他得出结论，经典物理中原子光度的下降对应于量子物理中原子活跃的有限时间。

韦恩的这些研究成果促成了牛顿经典物理学向量子物理学的转变。正如马克斯·冯·劳厄(1914年诺贝尔物理学奖)所说，韦恩不朽的荣耀是“他为我们打开了量子物理学的大门”。

韦恩因发现热辐射定律——韦恩位移定律和建立韦恩黑体辐射公式而获得1911年诺贝尔物理学奖。

19世纪末，人们已经认识到热辐射和光辐射是电磁波，并对不同频率范围内辐射能的分布，特别是黑体辐射进行了深入的理论和实验研究。韦恩和拉梅尔发明了第一个实用的黑体空腔发射器，为他们的实验研究提供了所需的“完全辐射”。在前人研究的基础上，韦恩于1893年提出了理想黑体辐射的位移定律:lmaxT=常数。该定律指出，随着温度的升高，对应于最大辐射能量密度的波长向短波方向移动。由于辐射通量密度与辐射能量密度之比是c/4，所以在测量对应于最大辐射通量密度的lmax之后，可以根据维恩位移定律来确定辐射器的温度。光温度计就是根据这个原理制造的。

接下来，韦恩研究了黑体辐射能量的波长分布。从热力学理论出发，经过对实验数据的分析，他得到了一个半经验公式，即韦恩公式。其中E1是波长为1的每波长间隔的辐射能量；C1和C2是两个经验参数，它们通过符合实验曲线来确定。t是平衡时的温度。韦恩公式与短波波段的实验符合得很好，但与长波波段的实验有明显的偏差。后来，在进一步探索更好的辐射公式的过程中，普朗克建立了与所有实验一致的辐射量子理论。然而，当使用光学高温计测量温度时，人们仍然经常使用维恩公式，因为它足够简单和精确。(如果重印，请注明它来自万维网科技)