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第七章量 子 物 理 第七章 （Quantum Physics ） 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 2 光电效应 光的波粒二象性 3 康普顿效应 4 氢原子的玻尔理论 5 德布罗意波 实物粒子的二象性 6 不确定关系 7 量子力学简介 8 激光 §7.1黑体辐射和普朗克的能量子假说 一. 热辐射理论发展的背景 一. 热辐射理论发展的背景 ①提高照明效率 ▲ 科技发展的需要： ②研究高温测量 ③测星体表面温度 ④电磁波谱的研究 ▲ 理论上出现了矛盾：“紫外灾难” 德国物理学家劳厄 （Laue）当时评论道： “热力学和光学已发展到这样的程度，以至于它们俩 的结合，能够产生一个婴儿，它注定会引起物理学 的最大革命。” 1 1. 热辐射现象 （heat radiation） 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长 的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发 而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的 特征(辐射的能量按波长(频率)的分布)与温度有关。 任何物体（气、液、固）在任何温度下，都会有热辐射。 实验表明：一切物体是以电磁波的形式向外辐射能量。 辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。 例如：加热铁块， 温度↑，铁块颜色由看不出发光 → 暗红 → 橙色→ 黄白色→ 蓝白色 固体在温度升高时颜色的变化 2000度 火 800K 1000K 1200K 1400K 炉 并不是所有发光现象都是热辐射，例如：激光 、 日光灯发 光就不是热辐射。 实验表明在相同的温度下，物体不同，颜色不同的表面， 总辐射出射度是不同的，辐射本领大的物体，吸收本领也大。 2 热辐射的基本概念和基本定律 （1）单色辐射出射度－－单色辐出度 dm(λ,T) 单位时间内从物体单位表面积、上 M(λ,T) 所辐射出的，波长在λ附近单位波长 dλ 间隔内的电磁波的能量。 （2 ）辐射出射度 ∞ 单位时间、单位表面积、 M (T ) ∫M λ (T )dλ 上所辐射出的各种波长 0 电磁波的能量总和。 2 线 曲 度 出 辐 色 单 的 阳 太 和 丝 钨 太阳 Mν (T )/(10−8 W ⋅m−2 ⋅Hz−1) 钨丝 M ν (T )/(10−9 W ⋅m - 2 ⋅Hz −1 ) T 5 800 K 太阳 12 可见