普朗克黑體輻射定律公式（斯特藩定律是普朗克公式的簡單推論）

2023-04-24 04:52:18

人體為何會失溫？溫室效應是怎麼回事？12月12日12時，《張朝陽的物理課》第十一期開播。搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮搜狐視頻直播間，結合前幾課提到的瑞利-金斯公式、普朗克公式和維恩公式，繼續介紹斯特藩-玻爾茲曼定律，並闡述了人體失溫和溫室效應中與此相關的因素。《張朝陽的物理課》嘗試通過物理知識科普讓人類了解並珍惜地球家園。

斯特藩定律是普朗克公式的簡單推論？物理科普意在引導生活方式

「走了一大段路，我們還是要再回去，把一些沒搞清楚的基本概念，繼續複習一下或者加深了解。」一開場，張朝陽向網友介紹其課程特色，「我的物理課程有點偏向於計算，就是真的算出來一些東西。從研究和探索的角度，課程非常好，從教學的角度，是有點難度的。」

他先是回顧過往幾節課的重點，接著引入了光強、輻射通量、立體角等概念，並闡述了他們之間的相互關係，涉及微分、積分等。為了便於網友理解微積分，他以「上下樓」做比喻，「一樓二樓三樓，你在二樓，想去三樓就做一個求導，要去一樓就做一個積分。速度是二樓，一樓是距離，三樓就是加速度。」

（張朝陽推演斯特藩-玻爾茲曼定律）

隨後，他帶著網友，一步一步推導出「斯特藩-玻爾茲曼定律」，結論即「一個黑體表面單位面積在單位時間內輻射出的總能量與黑體本身的熱力學溫度的四次方成正比」。早在1879年和1884年，斯特藩和玻爾茲曼分別從實驗和理論方面得到這條定律。「今天來看，就是相對複雜的黑體輻射公式的一個簡單推論。」張朝陽說。

他指出有些物理書會混淆光通量和能量密度，將平方誤作立方，搞錯係數，這一點需要注意。此外，「在求出所有方向總光強的基礎上，我們還需要算出某個方向的光強，同時還需要一個截面，並做半圓球上的積分，最終得出一個1/4的因子。」張朝陽的嚴謹，令網友更加認真的對待這門課程。

在第十課，通過維恩公式，張朝陽和網友們算出太陽表面溫度，但它傳到地球之後，人類感受到太陽光的強度又是多少呢？根據斯特藩定律，張朝陽算出每平方米大約能接收1400瓦的熱輻射功率。「太陽光到達地球時，因為角度發散，光強已經減弱很多，它與距離的平方成反比。」他說，「如果拿一個探測儀測出光的吸收強度，結合其他一些參數，也可以反向估算出太陽與地球的半徑之比。」

「這就是物理，讓你秀才不出門，卻知天下事，什麼都可以算出來。」張朝陽說，不僅天下事，身邊事也可以算出來。「人體的熱量損失，不只源於與空氣的熱傳導，更主要的其實是靠處於紅外波段的黑體輻射」。張朝陽解釋人體為何失溫，提醒網友們時刻注意保溫。而溫室效應則是因為「大氣中有太多的二氧化碳和水蒸氣，導致地球吸收的光不能完全輻射出去，約有10%被困在地球上。」他說，「地球的溫度基本不變，是因為吸收的光和輻射出去的光可產生平衡。」而大量的二氧化碳打破了這種平衡。

第十一課講授的重點雖是「斯特藩定律」，但也提出一個全民關注的議題，即人類如何保護環境？單從溫室效應而言，降低二氧化碳的排放尤其重要。這也是搜狐視頻做知識直播鼓勵全民科普的一個價值體現。

發力知識直播 不僅傳播知識更訓練科學素養

自11月5日至今，《張朝陽的物理課》已直播十一期。在第一、二課中，張朝陽科普了「力」和「速度」，算出馬斯克的飛船和中國空間站每日繞地飛行圈數；第三、四課的內容則和「振動」相關，科普了可見光的基本知識，解釋了早中晚的太陽顏色為何不一樣，以及藍色天空的秘密。第五、六課引發了關於音速和溫度的大討論。第七、八、九期則重溫經典力學的兩朵烏雲，帶領網友觸摸量子力學。第十、十一課則重點回顧黑體輻射曲線及其應用，並試圖重回137億年前的宇宙。

觀察生活現象 解釋背後原理 推導演算公式，結合十期物理課可以看出，《張朝陽的物理課》是從日常現象引入，幫助網友理解現象，提升興趣，再「透過現象看本質」，解釋知識點，推演過程，反過來解決生活中的問題。

「物理是算出來的，玄乎其玄的科幻概念和實證有區別。」張朝陽認為學習物理並不輕鬆，但每個人不要覺得可能學不會而不去學，恰恰相反，聰明在於過程，看起來枯燥的物理知識，經過分解後再理解，不比生活中的其他事更困難。張朝陽鼓勵網友打破思維的邊界，科學學習，希望每個人對這個世界，充滿更多的好奇心與勇氣。

《張朝陽的物理課》不僅僅是知識的傳播，更在於對知識獲得過程的數學推演，把解決問題的方法教給用戶。這樣做，還能訓練和提升用戶的科學素養。這些正是課程價值所在，也是搜狐視頻知識直播與眾不同的特色之一。

觀看直播的網友發現，通過「直播白板」，可直觀了解學習重點。另有「課代表」將課堂筆記，發布在搜狐新聞客戶端「關注流」上，方便查漏補缺。筆記內容的可追溯性和可分享性，也大大釋放了搜狐視頻的內容活力和傳播價值。

在後續的課程中，張朝陽將進一步解釋宇宙大爆炸相關問題。通過網友最熟悉的話題，深入淺出，解釋現象，探尋物質世界的原理。達到專業人士認可，普通人能聽懂的效果，並藉此激發科學學習的熱潮。該課程於每周周五、周日12時在搜狐視頻直播。

除了《張朝陽的物理課》，搜狐視頻還邀請更多通識類播主，科普知識，傳遞價值。北京交通大學理學院教師陳徵博士玩起了「奇趣的科學實驗」，走進「光的波粒二象性」；康奈爾大學物理化學博士包坤，化身「包大人玩科學」，教普通人看懂2021年諾貝爾獎；還有天體物理博士劉博洋科普「日全食是怎麼產生的」等。未來，還將有更多知識播主入駐，一起玩轉科學。

來源：中國青年網