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第15章量子物理

作业

15-23

15-27

背景

Kelvin

麦克尔孙－莫雷黑体辐射实验

实验

相对论量子论

Outline

a.黑体辐射普朗克的能量子假说

b.原子结构和原子光谱波尔的量子理论

c.康普顿效应光的波粒二象性

d.德布罗意波实物粒子的波粒二象性

a.黑体辐射和普朗克能量子假设

a-1黑体辐射

热辐射：物体内的分子、原子受到热激发而产生

电磁辐射的现象。

任何物体在任何温度下都会产生热辐射

单色辐出度（Mλ）：从物体表面单位面积上发

射出的波长介于与d之间的辐射功率dM

与d的比值。

dM,T3

M,T单位：Wm

d

辐出度（M）：物体表面单位面积发射的包含各种

波长在内的辐射功率。



2

MTM,Td单位：Wm

0

吸收率：吸收能量与入射总能量的比值。

单色吸收率a,T：

波长在d范围内的吸收率。

黑体：能够完全吸收外来辐射而没有反射的物体。

a,T1

基尔霍夫定律：在相同温

度下，单色辐出度与单色

吸收率的比值对于所有物

体都相同，是一个只取决

于温度T和波长λ的函数。

M1,TM2,T

,TM0,T

a1,Ta2,T

在热平衡条件下，黑体辐射的实验能谱曲线：

3

M0Wm

nm

斯忒藩-玻耳兹曼定律：MTT4

斯忒藩-玻耳兹曼常量：

5.67040040108Wm2K4

维恩位移定律：能谱分布曲线的峰值对应的波长m

与温度T的乘积为一常数。

mTb

维恩常量:b2.897768551103mK

例（1）温度为20℃的物体，它的辐射能中辐出

度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一物体

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）上两小题中，总辐射能的

比值为多少？

b2.898103

解（1）m9.89106m

mT27320

（2）取=650nm

b2.898103

3

T7K4.4610K

m6.510

（3）434

E2T24.46104

5.3710

E1T1293



ec2T

维恩公式：M(,T)c

015