物理学常数

             

预备知识 国际单位制

1. 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.

   本文中如果某个数值有测量误差,我们把最后两位的不确定度写在括号中(例如 $1.23(45)$ 表示 $1.23 \pm 0.45$)并使用约等号 $\approx$.如果某个数值可以精确计算但无限不循环,我们在后面加省略号表示并使用等号.

表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 基态超精细能级间的跃迁辐射电磁波频率
$c$ $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?

2. 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}

3. 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}
其中亨利 $ \,\mathrm{H} = \,\mathrm{s^{-2}m^2 kg \cdot A^{-2}} $.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} \,\mathrm{F/s} \end{equation}
其中法拉 $ \,\mathrm{F} = \,\mathrm{s^4 m^{-2} kg^{-1} A^2} $.相关词条:电容

4. 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(无量纲)

\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 仍然定义为碳 12 的 1/12

\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} \,\mathrm{kg} \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}

5. 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

致读者: 小时百科一直以来坚持所有内容免费无广告,这导致我们处于严重的亏损状态。 长此以往很可能会最终导致我们不得不选择会员制,大量广告,内容付费等。 因此,我们请求广大读者热心打赏 ,使网站得以健康发展。 如果看到这条信息的每位读者能慷慨打赏 10 元,我们一个星期内就能脱离亏损, 并保证网站能在接下来的一整年里向所有读者继续免费提供优质内容。 但遗憾的是只有不到 1% 的读者愿意捐款, 他们的付出帮助了 99% 的读者免费获取知识, 我们在此表示感谢。

广告位

投放详情

         

© 小时科技 保留一切权利