物理量子物理课件 15-1黑体辐射 普朗克能量子假设.ppt

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1、第十五章量子物理普朗克——能量子解释黑体辐射；爱因斯坦——光量子解释光电效应；玻尔——能级解释原子核式模型与氢光谱；德布罗意——提出实物粒子的波粒二象性；海森伯、薛定谔、玻恩、狄拉克——量子理论。量子力学相对论现代物理的理论基础量子力学宏观领域经典力学15-1黑体辐射普朗克能量子假设15-2光电效应光的波粒二象性15-3康普顿效应15-4氢原子的玻尔理论15-6德布罗意波实物粒子的二象性15-7不确定关系15-8量子力学简介第十五章量子物理15-1黑体辐射普朗克能量子假设15-2光电效应光的波粒二象性15-3康普顿效应15-4氢原子的玻尔理论15-6德布

2、罗意波实物粒子的二象性15-7不确定关系15-8量子力学简介第十五章量子物理一黑体黑体辐射1热辐射实验证明不同温度下物体能发出不同波长的电磁波——其能量按波长分布曲线随温度而变化.温度↑?辐射的能量↑?电磁波的短波成分↑如:在炉中加热的铁块温度↑:暗红色橙色黄白色青白色?2单色辐射出射度单位时间内从温度为T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：若单位时间内从温度为T的物体单位表面发出的波长在λ—λ+dλ范围的电磁波的能量为dMλ:3辐射出射度(辐出度)单位时间，单位面

3、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.024681012钨丝和太阳的单色辐出度曲线21210468太阳可见光区钨丝（5800K）太阳（5800K）钨丝2单色辐射出射度单位时间内从温度为T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：若单位时间内从温度为T的物体单位表面发出的波长在λ—λ+dλ范围的电磁波的能量为dMλ: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.024681012钨丝和太阳的单色辐出度曲线21

4、210468太阳可见光区钨丝（5800K）太阳（5800K）钨丝单位：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）0100020001.00.5二斯特藩—玻尔兹曼定律维恩位移定律可见光区3000K6000K（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0100020001.00.5二斯特藩—玻尔兹曼定律维恩位移定律可见光区3000K6000K（1）斯特藩—玻尔兹曼定律（2）维恩位移定律斯特藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律是黑体辐射的基本定律，现

5、代广泛应用于高温测量、遥感、红外追踪等。解（1）例1（1）温度为的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？(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.（3）以上两辐出度之比为多少？（3）由斯特藩-玻耳兹曼定律（2）0100020001.00.5可见光区3000K6000K（1）斯特藩—玻尔兹曼定律（2）维恩位移定律0100020001.00.5可见光区3000K6000K1维恩公式2瑞利-金斯公式三黑体辐射的瑞利—金斯公式经典物理的困难0123612345瑞利-金斯公式实验曲线****************紫外灾难瑞利-金斯公式普朗

6、克（1858—1947）德国理论物理学家，量子论的奠基人.1900年12月14日他在德国物理学会上，宣读了以《关于正常光谱中能量分布定律的理论》为题的论文，提出了能量的量子化假设.劳厄称这一天是“量子论的诞生日”.量子论和相对论构成了近代物理学的研究基础.四普朗克假设普朗克黑体辐射公式（1900年）普朗克黑体辐射公式普朗克常量01236瑞利-金斯公式12345普朗克公式的理论曲线实验值****************普朗克黑体辐射公式波长很短或温度很低时:波长很长或温度很高时:1.金属空腔壁中电子的振动可视为一维谐振子，这些谐振子可以吸收或者发射电磁能.

7、4.空腔壁上的带电谐振子吸收或发射能量应为普朗克假设:2.谐振子只能处于某些分立的能量状态,即谐振子的能量只能是某一最小能量的整数倍.--能量子3.频率为的谐振子的最小能量1900年12月14日，在德国物理学会上演讲时,他比喻：能量如商店里卖啤酒，只能一瓶一瓶卖出．1910年，提出发射能量不连续，吸收能量连续－啤酒卖出去后就成了流体.普朗克把物理带到量子论大门口，却没进去．1918年普朗克获诺贝尔物理学奖.1914年，发射也连续只有相互碰撞时才不连续.