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文檔簡介

1、.對負溫度的有關解釋負溫度是描繪從零到正無窮的開氏溫標所不能描繪的狀態(tài)。在開氏溫度到達正無窮后還有溫度，即負溫度.負溫度是物理上的一個概念。同樣，我們可以用物理上的原理解釋負溫度。我們都知道，通常所說的溫度與原子的運動狀態(tài)聯絡在一起。隨著溫度的升高，原子的能量也升高，原子運動得就會劇烈，無序度就會增高。在低溫時，高能量原子的數目總是少于低能量原子的數目，所以隨著溫度的升高，高能量原子數目逐漸增多，原子的混亂度也隨之增加。而當所有原子的能量無限增大后，這時高能量原子的數目就會多于低能量原子的數目，隨之會出現一個反常的現象，那就是原子的混亂度會隨著溫度的繼續(xù)升高而降低，變無序為有序。這種情形可以用

2、一個例子來形象地說明：地上有一把擺得很整齊的筷子，當有外力作用時，它們就會混亂起來，有的斜著，有的立著，有的懸在空中。當外力繼續(xù)作用時，很可能所有的筷子瞬間都立了起來，這時，原來的無序狀態(tài)就消失了。這時的狀態(tài)就是負溫度狀態(tài)。但是，負溫度不是描繪宏觀物體狀態(tài)的概念，它是描繪微觀粒子能量反轉狀態(tài)的數學表述。這一概念的提出在物理學史上經歷了30多年。早在1917年，愛因斯坦在研究黑體輻射對氣體平衡計算時，發(fā)現輻射具有兩種形式，自發(fā)輻射和受激輻射，從而提出了受激輻射的理論。1928年，德國的蘭登伯在研究氖氣色散現象時，發(fā)現激發(fā)電流超過一定值時，氖氣的反常色散效應增強，這個實驗實際上間接證實了受激輻射的

3、存在，也直接給出了受激輻射的發(fā)生條件是實現粒子數反轉。粒子數反轉這一思想至關重要，然而在當時人們的心目中，認為這是不可思議的，因為在熱平衡條件下，低能級粒子數總要比高能級粒子數多，實現粒子數反轉就等于要破壞熱平衡。因此粒子數反轉思想未能引起更多人的注意。直到1951年，美國物理學家珀塞爾首先提出“負溫度概念，并把粒子數反轉稱為“負溫度狀態(tài)。這一溫度概念的提出，解開了人們的思想禁錮，打破了人們對溫度的原有想象。一直以來，在人們的傳統(tǒng)思維中，認為比0開低的溫度，肯定能量更低，也更寒冷。事實卻相反，當溫度趨于無窮大時，才會出現負溫度狀態(tài)。如今我們明白了，所謂的負溫度，是能量比正溫度還要高的狀態(tài)。假如從冷熱來說，負溫度比正溫度更“熱。假如正負溫度的兩物體熱接觸，熱量將從負溫物體傳到正溫物體。并且，負溫度只能出如今組成宏觀物體的微觀粒子的能級是有限的情況。假如能級無限，粒子的能量就會無限上升，而不會出現反轉。例如只考察某粒子的自旋在磁場中的能量。就是有限的能級。而平常多數系統(tǒng)例如原子組成的系統(tǒng)，由于原子能級無

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