量1 黑体辐射课件.ppt

光在真空中的速率 玻耳兹曼常量 普朗克常量 数值为 6.63×10 J · s - 34 并很快被检验与实验结果相符。 1900年10月19日，德国物理学家普朗克提出了一个描述黑体单色辐出度分布规律的数学公式， 其波长表达式为 理论曲线 = 2phc l 5 2 e hc klT 1 1 单色辐出度函数及曲线线 普朗克的黑体 瑞利 — 金斯线 维恩线 l e 0 ( l , T ) 普朗克线 实验结果 能量子假设 1900年12月14日，普朗克在德国物理学会宣读了《关于正常光谱的能量分布定律的理论》，文中提出能量量子化假设，这一天成了量子论的诞生日。 这些谐振子和空腔中的辐射场 相互作用过程中吸收和发射的能 量是量子化的，只能取一些分立 值：e , 2 e , ，n e ; 可视为带电的线性谐振子； 组成黑体腔壁的分子或原子 频率为n 的谐振子，吸收和发 射能量的最小值 e = h n 称为 能量子（或量子） h = 6.63×10 J · s - 34 称为普朗克常量 普朗克公式 由普朗克公式可导出其他所有热辐射公式： 讨论： （1） 在长波段情况下 （瑞利 - 金斯公式） （2） 在短波段情况下 （维恩公式 ） 爱因斯坦评价： “这一发现成为 20 世纪整个物理研究的基础，从那时起，几乎完全决定了物理学的发展。” 1918年诺贝尔物理学奖获得者—— 普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck） 德国人 1858 — 1947 发现能量子 19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上，英国著名物理学家W.汤姆生（即开尔文男爵）发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。同时，他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，”“第一朵乌云出现在光的波动理论上，”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。”W.汤姆生在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云》的文章。他所说的第一朵乌云，主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾；他所说的第二朵乌云，主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果，其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。开尔文是19世纪英国杰出的理论物理和实验物理学家，是一位颇有影响的物理学权威，他的说法道出了物理学发展到19世纪末期的基本状况，反映了当时物理学界的主要思潮。 物理学发展到19世纪末期，可以说是达到相当完美、相当成熟的程度。一切物理现象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。例如，一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释，牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题的有效的工具。对于电磁现象的分析，已形成麦克斯韦电磁场理论，这是电磁场统一理论，这种理论还可用来阐述波动光学的基本问题。至于热现象，也已经有了唯象热力学和统计力学的理论，它们对于物质热运动的宏观规律和分子热运动的微观统计规律，几乎都能够做出合理的说明。总之，以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成，而且基础牢固，宏伟壮观！在这种形势下，难怪物理学家会感到陶醉，会感到物理学已大功告成，因而断言往后难有作为了。这种思想当时在物理界不但普遍存在，而且由来已久。 普朗克曾在1924年做过一次演讲。在演讲中，他回忆1875年在慕尼黑大学学物理时，物理老师P.约里（1809-1884）曾劝他不要学纯理论，因为物理学“是一门高度发展的、几乎是臻善臻美的科学”，现在这门科学“看来很接近于采取最稳定的形式。也许，在某个角落里还有一粒尘屑或一个小气泡，对它们可以去进行研究和分类，但是，作为一个完整的体系，那是建立得足够牢固的。而理论物理学正在明显地接近于几何学在数百年中所已具有的那样完美的程度。”普朗克的另一位名师，柏林大学的G.基尔霍夫（1824-1887）也说过类似的话，他说“物理学已经无所作为，往后无非在已知规律的小数点后面加上几个数字而已。”尽管开尔文对物理学成就的评价言之过激，但他能够在此万里晴空中发现“两朵乌云”并为之忧心忡忡，足见他富有远见。物理学发展的历史表明，正是这两朵小小的乌云，终于酿成了一场大风暴。 * 应用案例 1982年4月─6月，英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。4月13日半夜，英军攻击承军据守的最大据点斯