《21-01黑体辐射普朗克能量子假设》-课件设计（公开）.ppt

无论是高温物体还是低温物体，都有热辐射，所辐射的能量及其按波长的分布都随温度而变化。 实验表明，不同物体在某一频率范围内发射和吸收电磁辐射的能力是不同的，例如，深色物体吸收和发射电磁辐射的能力比浅色物体要大一些， 不同物体在同一频率内吸收能力不同。 例如，深色物体比浅色物体吸收和发射电磁波能力大。 维恩位移公式指出：随着温度的升高，单色辐出度的峰值向短波方向移动。 它说明：对于黑体，温度越高，辐出度越大且随T增高而迅速增大。 热辐射所研究的问题是与周围物体处于平衡状态时： 辐射能按波长的分布； 以及这种分布与温度的关系。 黑体的单色辐出度M?0 (T) 在温度一定时随波长?的变化实验规律 空腔上有一小孔S，从空腔的小孔上要辐射各种频率的电磁波，这些电磁波经过透镜和平行光管，透射在三棱镜P上。不同波长的射线经过三棱镜后，有不同的折射方向，由于会聚透镜的作用，使某一波长的射线聚焦在热电偶上，从而可以测出此波长所辐射的能量。 维恩的半经验公式---假设黑体辐射能谱分布类似于麦克斯韦速率分布，推出维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行。 1911年维恩获诺贝尔物理学奖 瑞利—琼斯公式在长波部分与实验结果比较吻合。但在紫外区竟算得单色辐出度为无穷大—所谓的“紫外灾难”。 利用经典理论无法解释黑体辐射现象。正如1900年开耳文指出的晴朗的物理学理论大厦上空，飞来“两朵乌云”之一，它动摇了经典物理的基础。 普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h 的引入确实反映了新理论的本质。 * 第21章 量子物理基础 21.1 黑体辐射 普朗克能量子假设 * 黑体辐射 普朗克能量子假设 23-1 黑体辐射 普朗克能量子假说 黑体辐射及其规律 普朗克假说 普朗克黑体辐射公式 黑体辐射的应用 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 起源于对波粒二象性的认识 量子世界的大门是在黑体辐射问题的研究中开启的。 　　　　　　　　　开始看不出它发光。随着温度的升高，铁块开始呈现暗红色，逐步变为赤红、橙色，最后呈现出黄白色。 1400 K 800 K 1000 K 1200 K 一、黑体 黑体辐射 　　这说明，在不同的温度下物体能发出频率不同的电磁波。 　　事实上，在任何温度下，物体都向外发射各种频率的电磁波。只是在不同的温度下所发出的各种电磁波的能量按频率有不同的分布，所以才表现为不同的颜色。 当加热铁块时， 　　这种由于物质中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。 　　任何物体在任何温度下都不断地向四周发射着不同波长的电磁波，这种现象称为辐射，其原因是分子中包含的带电粒子的热运动会使物体辐射电磁波。 　　物体以电磁波的形式向外辐射出去的能量，称为辐射能。 　　物体辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。 热 辐 射 1）物体在任何温度下都会辐射能量。 注意： 2）物体向外辐射电磁波的同时，也吸收和反射投射到它表面的电磁波。 3）当发射和吸收的辐射能相等时，称为平衡热辐射，这时，物体具有一个确定的温度。 　　物体在某个频率范围内发射电磁波能力越强，则它吸收该频率范围内电磁波能力也越强。 　　物体辐射电磁波的同时，也吸收电磁波。物体辐射本领越大，其吸收本领也越大。 室温 高温 吸收 辐射 白底黑花瓷片 　　室温下，物体的热辐射主要在红外区，人眼看不见。　 　　随着温度升高，物体在单位时间内辐射的能量（辐射的总功率）增大，并且辐射的电磁波的波长移向中短波，只有在很高温度下，物体才会辐射出可见光。 实验表明： 物体的辐射能，决定于物体的温度（T）、 辐射的波长、时间的长短和发射的面积。 描述热辐射的基本物理量： 1、单色辐射出射度 M? （T） 2、辐射出射度（辐出度） M（T） 热辐射所研究的问题是： 辐射能按波长的分布； 以及这种分布与温度的关系。 1、单色辐射出射度 M? （T） 描写物体辐射本领的物理量，类似于波强。 定义：物体表面单位面积单位时间内所发射的、波长在 ? ~ ? + d? 范围内的辐射能 dM? 与波长 间隔 d? 之比，即： 表示在一定温度 T 下，单位时间内从物体表面单位面积上发出的波长在 ? 附近单位波长范围的电磁波的能量。 它反映了物体在不同的温度下辐射能按波长的分布。 2、辐射出射度（辐出度） M（T） 定义：单位时间内从物体表面单位面积发射的各种波长的电磁波的能量总和（总辐射能），即： 它反映了一定温