Постоянная Планка: значение и роль в квантовой физике

Под «величиной Планка» обычно имеют в виду постоянную Планка h. Она связывает энергию кванта с частотой: E = hν. Это не минимальная порция любой энергии и не предел точности прибора, а фундаментальная константа, задающая масштаб квантовых явлений.

От теплового излучения к квантам

Макс Планк ввёл новую постоянную в 1900 году, описывая спектр теплового излучения. Позднее Эйнштейн применил квант энергии света к фотоэффекту, а квантовая механика сделала h частью общей связи между волновыми и корпускулярными свойствами.

В формулах угловой частоты часто появляется приведённая постоянная ħ = h/(2π), читаемая как «аш с чертой». Она входит, например, в коммутационные соотношения и принцип неопределённости. h и ħ — не две независимые константы.

Точное значение в современной SI

С 2019 года численное значение h в Международной системе единиц зафиксировано точно: 6,626 070 15 × 10−34 Дж·с. Теперь константа участвует в определении килограмма, а не измеряется каждый раз как неизвестная величина с новой погрешностью. Это изменение стало возможным после согласованных измерений ватт-весами и через подсчёт атомов кремния.

Официальный список определяющих констант публикует Международное бюро мер и весов. NIST отдельно приводит значение h и связанные единицы.

Где она проявляется

Постоянная Планка связывает частоту фотона с энергией, длину волны частицы с импульсом и задаёт размер квантовых эффектов. Она лежит в основе полупроводников, лазеров, атомных часов и электрических эталонов на эффекте Джозефсона и квантовом эффекте Холла.

Малость численного значения в привычных единицах объясняет, почему квантовые ступени незаметны для мяча или автомобиля. Но макроскопический размер не запрещает квантовые эффекты: при изоляции и низкой температуре квантовое поведение наблюдают в сверхпроводниках и других больших системах.