プランク定数
読み:プランクていすう
外語:Planck's constant
ドイツの物理学者マックス・プランクによって示された
定数
のこと。
量子力学
で使われる基礎物理定数である。
目次
定義
概要
特徴
式の変形
キログラムの再定義
定義
h=6.62607015×10
−34
J・s
概要
光
が持つ
エネルギー
を
E
、光の振動数を
ν
、プランク定数を
h
とすると、E=hνの式が成り立つ。
つまり、
エネルギーは振動数に比例する
ということであり、プランク定数はこの式における
比例定数
である。
その値は研究によって少しずつ変化し正確に近づけられ、6.626070150(81)×10
−34
J・sと求められた。
2018(平成30)年11月、フランスのベルサイユ国際会議場で開催された第26回国際度量衡総会においてこれを正確に6.62607015×10
−34
J・sと定義することが決まり、2019(令和元)年5月20日から適用されることが決議された。
これに伴って、SIの基本単位である
キログラム
の定義も変更された。
特徴
式の変形
ν=c/λであるので、これをE=hνに代入すると、E=hc/λとなる(
c
=
光速
、
λ
=
波長
)。
キログラムの再定義
キログラム
の定義が長く分銅の質量ということになっていて、これをより普遍的な定義で再定義しようという研究が長く行なわれていた。最終的にプランク定数による定義方法で決定したが、これは
アボガドロ定数
による定義方法と並ぶ有力候補だった。
特殊相対性理論と合わせると、エネルギーは次のように定義できる。
E=mc
2
=hν
ここから、質量mに等価なエネルギーをもった光子の周波数は、次のように導ける。
ν=mc
2
/h
光速度は定数(299792458[m/s])であるのでプランク定数とともに代入し、かつ質量mを1kgとすると、「1kgは[(299792458)
2
/6.62607015]×10
34
Hzの光子のエネルギーと等価な質量である」のように定義することが可能である。
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