物理学常数

             

Prerequisite 国际单位制

精确定义的常数

  12019 年 5 月 20 日生效的国际单位制中精确定义了 7 个基本常数,每个基本单位的大小都可以由这些常数的定义测量出来.如果某个数值最后两位有误差,我们把不确定度写在括号中,例如 $1.23(45)$ 表示 $1.23 \pm 0.45$.

Tab. 1:精确定义的常数
符号 精确值 名称
$\nu_{Cs}$ $9,192,631,770 \,\mathrm{Hz} $ 铯原子 133 基态的超精细能级之间的跃迁辐射的电磁波频率
$c$ $299,792,458 \,\mathrm{m/s} $ 真空中的光速
$h$ $6.62607015\times 10^{-34} \,\mathrm{Js} $ 普朗克常数
$e$ $1.602176634\times 10^{-19} \,\mathrm{C} $ 元电荷
$k_B$ $1.380649\times 10^{-23} \,\mathrm{J/K} $ 玻尔兹曼常数
$N_A$ $6.02214076\times 10^{23} $ 阿伏伽德罗常数
$K_{cd}$ $683 \,\mathrm{Im/W} $ $540 \,\mathrm{THz} $ 电磁波的照射效率

   另外约化普朗克常数定义为 $\hbar = h/(2\pi)$.

  

未完成:Kcd 这个常数有什么用?

力学

   万有引力常数

\begin{equation} G \approx 6.67430(15)\times 10^{-11} \,\mathrm{m^3 kg^{-1} s^{-2}} \end{equation}

电动力学

   真空磁导率

\begin{equation} \mu_0 \approx 1.25663706212(19)\times 10^{-6} \,\mathrm{H/m} \end{equation}
在 2019 年更新前,它被定义为 $4\pi\times 10^{-7} \,\mathrm{H/m} $.现在 $\mu_0$ 可以通过测量精细结构常数获得.

   真空介电常数

\begin{equation} \epsilon_0 = 1/(\mu_0 c^2) \approx 8.8541878128(13)\times 10^{-12} \end{equation}
相关词条:电容.在 2019 年更新前,它被定义为 $1/(\mu_0 c^2)$.

量子力学

   玻尔半径

\begin{equation} a_0 = \frac{4\pi \epsilon_0 \hbar^2}{m_e e^2} = \frac{\hbar}{\alpha m_e c} \approx 5.29177210903(80)\times 10^{-11} \,\mathrm{m} \end{equation}

   精细结构常数

\begin{equation} \alpha = \frac{e^2}{4\pi\epsilon_0\hbar c} \approx 7.2973525693(11)\times 10^{-3} \end{equation}

   玻尔磁子

\begin{equation} \mu_B = \frac{e\hbar}{2m_e} = 9.2740100783(28)\times 10^{-24} \,\mathrm{J/T} \end{equation}
原子质量单位(仍然由 C12 定义)
\begin{equation} m_u = 1.66053906660(50)\times 10^{-27} \,\mathrm{kg} \end{equation}
电子质量
\begin{equation} m_e = 9.1093837015(28)\times 10^{-31} \end{equation}
质子质量
\begin{equation} m_p = 1.67262192369(51)\times 10^{-27} \,\mathrm{kg} \end{equation}
中子质量
\begin{equation} m_n = 1.67492749804(95)\times 10^{-27} \,\mathrm{kg} \end{equation}

统计力学

   理想气体常数(精确)

\begin{equation} R = k_B N_A = 8.31447165136438 \, \,\mathrm{J/K} \end{equation}
斯特藩—玻尔兹曼常数(精确)
\begin{equation} \sigma = \frac{2\pi^5k_B^4}{15c^2h^3} = 5.670374419\dots \times 10^{-8} \,\mathrm{Wm^{-2}K^{-4}} \end{equation}


1. ^ 本词条参考 Wikipedia 相关页面,以及 NIST 的 2018 CODATA 常数表

         

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