20-1黑体辐射__普朗克的量子假设.ppt

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仅与温度有关。 §20-1黑体辐射 普朗克的量子假设 固体在温度升高时颜色的变化 1400 K 物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度。 800 K 1000 K 1200 K 一、黑体辐射 1、热辐射 2、基尔霍夫辐射定律 单色辐出度 与物体的温度和辐射波长有关。 单位时间内，温度为T 的物体单位面积上发射的波长在 到 范围内的辐射能量 与波长间隔 的比值，用 表示。 基尔霍夫 （1）单色辐出度 单位时间内，从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为物体的辐射出射度，简称辐出度。 辐出度只是物体温度的函数。 （2）辐射出射度 2、黑体辐射 （1）黑体 在任何温度下，都能吸收一切射来的电磁波的物体， （2） 黑体辐射实验规律 不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。 黑体模型 黑体的辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 1700K 1500K 1300K 1100K 黑体的辐出度与黑体的绝对温度四次方成正比： （A） 斯特藩-玻耳兹曼定律 根据实验得出黑体辐射的两条定律： 热辐射的功率随着温度的升高而迅速增加。 斯特藩常数 对于给定温度T ，黑体的单色辐出度 有一 最大值,其对应波长为 。 热辐射的峰值波长随着温度的增加而向着短波方向移动。 （B） 维恩位移定律 （1）维恩公式 问题：如何从理论上找到符合实验曲线的函数式 二、普朗克量子假设 这个公式与实验曲线波长短处符合得很好，但在波长很长处与实验曲线相差较大。 （2）瑞利--金斯公式 1、经典物理学的结果 维恩公式和瑞利-金斯公式都是用经典物理学的方法来研究热辐射所得的结果，都与实验结果不符，明显地暴露了经典物理学的缺陷。黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。 这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近，但在短波区，按此公式， 将随波长趋向于零而趋向无穷大的荒谬结果，即“紫外灾难”。 2、普朗克公式 为了解决上述困难，普朗克利用内插法将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利-金斯公式衔接 起来，提出了一个新的公式： 称为普朗克常数。 它与实验结果符合得很好。 普朗克公式还可以用频率表示为： o 实验值 /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 辐射黑体中分子、原子的振动可看作谐振子。但是这些谐振子的能量只能是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε。n为正整数，称为量子数。 对于频率为ν的谐振子能量子为 能量 量子 经典 振子从一个状态跃迁到另一个状态时，辐射出或吸收的能量也是量子化的。 3、能量子假说 * *