(1) 無限等比数列の和

これは、 初項が
、 公比が
の等比数列です。
を求めてみましょう。

を求めてみましょう。
この式は次のようにも書くことができます。

のときは、 上の式は次のようになります。
を展開してみましょう。
-
すべての波長の電磁波を吸収する物質( 黒色をしています )に熱を加えると、 スペクトルをもつ電磁波を放射します。 そのうち一番振動数の大きい電磁波に注目しますと、 黒体から輻射される電磁波のエネルギーは、 次の式で表されます。 これを 「 プランクの法則 」 といいます。


この式を発見したのがプランクであり、 この式に現れる定数
は、 実験結果から
であり、 後に 「 プランク定数 」 と呼ばれるようになりました。
は、
ですから、 次のように展開できます。
これは、 量子力学的に大変興味深いことです。
は電磁波の粒子が1個存在する場合のエネルギーに関する基本的数値であり、
は電磁波の粒子が2個存在する場合のエネルギーに関する数値であり、
は電磁波の粒子が3個存在する場合のエネルギーに関する数値であり、 そしてそれらを無限に加えたものが全体としてのエネルギーに関する数値になっているということです。 これは、 電磁波が波であるにもかかわらず、 粒子としての性質も持っているということです。 プランクはこのように考え、 アインシュタインよりも先に「 光粒子説 」を発表したのです。 それは1900年のことでした。
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