第节能量量子化精要.ppt

2、研究黑体辐射的意义： 研究表明：一般材料物体，辐射电磁波的情况除与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关； 黑体：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，因而反映了某种具有普遍意义的客观规律。 于是在研究热辐射的规律时，人们特别注意对黑体辐射的研究 3、黑体辐射的实验规律 随着温度升高： （1）各种波长的辐射强度都有增加， （2）辐射强度的极大值向波长短的方向移动 4、怎样解释黑体辐射的实验规律？ 物体中存在着不停运动的带电微粒，按照当时物理学的认识，每个带电微粒的振动都产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。 荒谬的“紫外灾难” 维恩公式在短波区与实验很接近，长波区与实验偏离很大； 瑞利公式在长波区与实验很接近，短波区与实验严重不符；不但不符，而且当波长趋于零时，辐射强度竟变成无穷大，由于波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由荒谬的结果称为“紫外灾难”。 作业Ｐ３０１、２ 19世纪末，经典物理学在各个领域都取得很大成功： 牛顿定律: 成功描述了宏观低速物体的运动 分子物理: 成功解释了温度、压强、气体的内能 电 磁 学：建立了一个能推断一切电磁现象的 麦克斯韦方程组。 找到了力、电、光、声等都遵循的规律--- 能量转化与守恒定律。 当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。 认为物理学已经发展到头了。 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家 开尔文 勋爵作了展望新世纪的发言: “科学的大厦已经基本完成， 后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” --开尔文-- 也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面加几位罢了！ 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到： “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----” 这两朵乌云是指什么呢？ 热辐射实验 迈克尔逊- 莫雷实验 后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为革命的风暴，乌云落地化为春雨，浇灌出两朵“鲜花”。 不到一年(1900年底)，第一朵乌云 诞生 量子论 1905年, 第二朵乌云 诞生 相对论。 经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了 一个更为辽阔的领域。 问题1: 在火炉旁边有什么感觉? 问题2: 投在炉中的铁块开始是什么颜色? 过一会有是什么颜色? 1400 K 800 K 1000 K 1200 K 1、一切物体在任何温度下，都要向外辐射电磁波。 2、电磁波能量的高低、电磁波按波长分布的情况 都与温度有关，故称为热辐射。 室温----- 低频率的电磁波（高能量） 高温----- 高频率的电磁波（低能量） 3、热辐射的主要成分: 一、热辐射 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1700K 1500K 1300K 1100K 辐射强度 实验规律 说明： ① 物体既会辐射能量，也会吸收能量。 物体在某个频率范围内发射电磁波能力越大， 则它吸收该频率范围内电磁波能力也越大。 当物体辐射和吸收的能量恰相等时， 称为热平衡。此时物体温度恒定。 问题3：一座建设中的楼房还没安装窗子，但室内墙已经粉刷。从远处看，将室内墙与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？ 二、黑体与黑体辐射 1、黑体定义：如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。 用不透明材料制成一空心容器， 壁上开一小孔，可看成绝对黑体 黑体模型 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1700K 1500K 1300K 1100K 辐射强度 黑体辐射实验规律 o 实验值 λ/μm 维恩线 瑞利--金斯线 紫 外 灾 难 普 朗 克 线 1 2 3 4 5 6 7 8 黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。 辐射强度 1、能量子说----超越牛顿的假设 1900年，普郎克做出了这样的大胆假设： 振动着的带电微粒的能量是某一最小能量ε （称为能量子）整数倍。例如，可能是ε, 1ε, 2ε, 3ε, ...当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份辐射或吸收的。 对于频率为ν的