电磁波频率是连续的,有确切的证实吗?

刚好学习到黑体辐射这一块,回想起以前老师说过可见光谱是连续的。
但是我在网上搜索的各种实验数据都只能说明,电磁波频率是有理数,并没有推广到实数域。
那么现在有没有确切的实验可以证实,电磁波频率可以是无理数甚至是超越数呢?或者说电磁波频率连续暂时还只是一种假设?

附说明:
(理论上应该是可以的吧,根据麦克斯韦方程组。但是实际上有没有可能产生呢?)
就像从20世纪前的经典物理学来说,理论上时间和空间都是无限的,向前向后都没有起点和终点。但是现在一般来说人们认为时间是有起点的,就是大爆炸的原点。这不是说理论出错了,而是现实情况只是理论的一个子集。

追加修改,如果是特指恒星发出的可见光谱,按照课堂上说的应该是,恒星表层等离子体热运动的加速度导致了电磁辐射,而热运动的加速度是随机的。但是这个随机的加速度值是否可以推广到实数域(因为普朗克长度的存在),恳请各位不吝赐教。。

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4个答案
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Fymanon物理学小本

2014-03-18 15:26

虽然楼主学了不少知识,问题描述也很详细,但我只能遗憾地告诉楼主:你想多了……
物理中电磁波的连续谱和数学中“连续性”的概念不一样,是相对于只有几条谱线的分立谱。而电磁波频率的测量,由于实验仪器的精度问题,有效数字是有限的,远远没到有理数与实数的程度。
这个问题和以下问题类似:人的运动速度是有理数还是实数,头发长度是有理数还是实数。一旦涉及到实际,由于探测精度的限制,无法精确给出结果。
顺便谈谈我对数学、物理的理解。数学是抽象的逻辑,而物理则贴近现实。通过数学的方法,可以总结实验现象,提出物理理论;而物理理论是否有效又需要实验检验。比如微积分的提出,就涉及到连续性的概念。而在物理的应用中,写成积分式的对象不一定是连续的。那为什么还能用呢?我觉得最重要的原因就是,数学对于物理来说是有效的,也就是能经受实验的检验。
总的来说就是,不同学科有不同的关注点,把握重点才是关键。

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莫俊宏超声波无损检测员

2014-03-18 17:11
支持者: Jokies

对电磁波做光谱测定,就知道频率是否连续了。

发射电磁波的源很多,它们所发射的电磁波,有连续波长的,也有不连续波长的。

(1)X射线管发射的X射线。
其线谱由两部分组成,一个是波长连续变化的部分,称为连续谱,另一个是具有分离波长的线谱,称为特征谱。人们已经对此做过光谱测定,属实。

什么是X射线管?
X射线管是一个具有阴阳两极的真空管,阴极是钨丝,阳极是金属制成的靶。
在阴阳两极之间加有很高的直流电压,当阴极加热到白炽状态时释放出大量电子,这些电子在高压电场中被加速,从阴极飞向阳极,最终以很大速度撞击在金属靶上,失去所具有的动能,这些动能绝大部分转换为热能,仅有极少一部分转换为X射线向四周辐射。

目前常规的X射线设备产生X射线的原理都是如此,包括机场等场合所用的X光安检设备、医疗领域所用的X光诊断设备等。


实际上,从X射线产生的机制,我们就可以推断出X射线的波长是连续的。

当带电粒子与原子碰撞(更确切地说是与原子核的库伦场相互作用)发生遽然减速时,由此伴随产生的电磁辐射称为韧致辐射,从X射线的产生机制看,正是属于这种类型的电磁辐射:大量电子与靶相撞,少量电子经一次撞击就失去全部动能,而大部分电子经过多次制动逐步丧失动能,因此,X射线具有多种波长,波谱呈连续分布。

(2)放射性物质衰变释放的γ射线。
其能谱是不连续的,称为线状谱,谱线只出现在特定波长的若干点上。
以放射性同位素钴Co60为例,Co60经过一次β衰变成为处于2.5MeV激发态的Ni60,随后放出能量分别为1.17MeV和1.33MeV的两种γ射线而跃迁到基态。

从γ射线的产生机制,我们也可以推断γ射线的光谱是不连续的。

楼主提及的可见光,如果是太阳光的话,其波长是连续的,太阳光包含了各种波长的光:红外线、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、紫外线等。

有人曾测定过在大气层之上和表面的太阳辐照度光谱。(图片来自维基百科)

可以看出,太阳光在可见光区域是连续的。

参考资料:
【1】射线检测,第一章射线检测的物理基础:X射线的产生及其特点;γ射线的产生及其特点。
【2】维基百科:太阳光

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大概……
是指等离子体连续背景轫致辐射吧……

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如果不考虑波源的因素,只要电磁波服从多普勒效应,那么电磁波的频率就必须是连续的。

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