第5章,1N黑体辐射,普朗克假设.pptVIP

第五章：光的量子性（原书第七章） §1 光速测定（略）§2 经典辐射定律 § 3 普朗克辐射 * * 量子概念是 1900 年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到 20 世纪 30 年代，就建立了一套完整的量子力学理论. 量子力学 宏观领域 经典力学 现代物理的理论基础 量子力学相 对 论 量子力学 微观世界的理论 起源于对波粒二相性的认识 一 黑体 黑体辐射 （1）热辐射 实验证明不同温度下物体能发出 不同的电磁波，这种能量按频率的分布随温度而不同 的电磁辐射叫做热辐射. （2）单色辐射出射度 单位时间内从物体单位表面积发出的频率在 附近单位频率区间（或波长在 附近单位波长区间）的电磁波的能量 . 单色辐射出射度 单位： 单色辐射出射度 单位： （3）辐射出射度 （辐出度） 单位时间，单位 面积上所辐射出的各 种频率（或各种波长） 的电磁波的能量总和. 0 2 4 6 8 10 12 钨丝和太阳的单色辐出度曲线 2 12 10 4 6 8 太阳 可见光区 钨丝（5800K） 太阳 （5800K） 钨丝 实验表明 辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强. （4）黑体 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体称为黑体 .（黑体是理想模型） 黑体的实验室实现：做一个闭合的空腔，表面 开一个小孔，小孔表面为模拟黑体表面。 物理世界的黑体： 把太阳当成黑体。太阳表面的辐射功率约为 ● 6.13×107W · m-3 . 用Wien位移定律估计, 表面 温度为5730K . 把人体表面当成黑体。人体表面温度为310K， ● 用Wien位移定律估算，人体发射波长为9.35 μm的红外线。 把宇宙空间当成黑体。在宇宙空间测得波长 ● 为1 mm的微波黑体辐射谱，它对应于温度 2.736 K . 会聚透镜 空腔 小孔 平行光管 棱镜 热电偶 测量黑体辐射出射度实验装置 0 1000 2000 1.0 0.5 二 斯特藩 — 玻尔兹曼定律 维恩位移定律 可见光区 3000K 6000K （1）斯特藩—玻尔兹曼定律 斯特藩—玻尔兹曼常量 （2）维恩位移定律 常量 峰值波长 例1 （1）温度为室温 的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一黑体单色辐出度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内，其温度应为多少？（3）以上两辐出度之比为多少？ 解 （2）取 （1）由维恩位移定律 （3）由斯特藩—玻尔兹曼定律 例2 太阳的单色辐出度的峰值波长 ， 试由此估算太阳表面的温度. 解 由维恩位移定律 对宇宙中其他发光星体的表面温度也可用 这种方法进行推测 三 黑体辐射的瑞利—金斯公式 经典物理的困难