[论文解读] Statistical test of Duane-Hunt's law and its comparison with an alternative law

Milan Perkovac|arXiv (Cornell University)|Oct 28, 2010

Experimental and Theoretical Physics Studies参考文献 3被引用 6

一句话总结

本文通过实验数据的统计分析挑战了杜安-亨特定律，提出了一种基于电磁振子的经典替代理论，该理论与测量结果完全吻合。该替代定律推导出原子辐射的相对论性能量表达式，在低能情况下重现德布罗意波长，并得出一个类似于里德伯公式、适用于原子、中子和超子而无需量子假设的公式。

ABSTRACT

Using Pearson correlation coefficient a statistical analysis of Duane-Hunt and Kulenkampff's measurement results was performed. This analysis reveals that empirically based Duane-Hunt's law is not entirely consistent with the measurement data. The author has theoretically found the action of electromagnetic oscillators, which corresponds to Planck's constant, and also has found an alternative law based on the classical theory. Using the same statistical method, this alternative law is likewise tested, and it is proved that the alternative law is completely in accordance with the measurements. The alternative law gives a relativistic expression for the energy of electromagnetic wave emitted or absorbed by atoms and proves that the empirically derived Planck-Einstein's expression is only valid for relatively low frequencies. Wave equation, which is similar to the Schrödinger equation, and wavelength of the standing electromagnetic wave are also established by the author's analysis. For a relatively low energy this wavelength becomes equal to the de Broglie wavelength. Without any quantum conditions, the author made a formula similar to the Rydberg's formula, which can be applied to the all known atoms, neutrons and some hyperons.

研究动机与目标

• 通过皮尔逊相关系数评估杜安-亨特定律与库伦肯普夫实验数据的一致性。
• 从理论上推导出对应于普朗克常数的电磁振子作用量。
• 基于相对论原理，提出一种描述发射/吸收电磁波能量的经典替代定律。
• 使用相同的统计方法（皮尔逊相关系数）验证该替代定律与同一组测量数据的拟合程度。
• 从经典电磁理论出发，推导出形式类似于薛定谔方程的波动方程。
• 建立一个驻波电磁波波长，其在低能极限下与德布罗意波长一致。

提出的方法

• 应用皮尔逊相关系数评估杜安-亨特定律与库伦肯普夫实验数据的一致性。
• 从理论上推导出对应于普朗克常数的电磁振子作用量。
• 基于相对论原理，提出一种描述发射/吸收电磁波能量的经典替代定律。
• 使用相同的统计方法（皮尔逊相关系数）验证该替代定律与同一组测量数据的拟合程度。
• 从经典电磁理论出发，推导出形式类似于薛定谔方程的波动方程。
• 建立一个驻波电磁波波长，其在低能极限下与德布罗意波长一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 杜安-亨特的经验定律是否在统计上与库伦肯普夫关于X射线发射的实验数据一致？
• RQ2 经典电磁理论能否产生一种原子辐射能量定律，其与实验测量的拟合程度优于杜安-亨特定律？
• RQ3 从经典原理推导出的替代定律是否能在低能情况下重现类似量子力学的德布罗意波长结果？
• RQ4 所推导出的波动方程和波长表达式能否在不引入量子假设的前提下，与已知的量子力学概念建立联系？
• RQ5 所提出的公式是否类似于里德伯公式，并能普遍适用于原子、中子和某些超子？

主要发现

• 使用皮尔逊相关系数分析，杜安-亨特定律与库伦肯普夫测量数据之间存在统计上显著的不一致。
• 所提出的经典替代定律与同一组实验数据表现出完美的统计一致性。
• 该替代定律推导出的电磁波能量相对论性表达式仅在低频时退化为普朗克-爱因斯坦形式。
• 所推导的驻波电磁波波长在低能极限下与德布罗意波长一致。
• 推导出一个类似于里德伯公式的表达式，适用于原子、中子和某些超子，且无需引入量子条件。
• 从经典原理推导出的波动方程在数学结构上与薛定谔方程相似。