46 黑体辐射 普朗克能量子假设.ppt

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1、量子概念是1900年普朗克首先提出，距今已有100多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到20世纪30年代，就建立了一套完整的量子力学理论.11.热辐射一切物体都以电磁波形式向外辐射能量，其功率和波长取决于物体的温度，称为热辐射固体在温度升高时颜色的变化1400K800K1000K1200K不同的原子辐射谱线的颜色（频率）成分不同：锶(Sr)铷(Rb)铜(Cu)一热辐射22热辐射的基本概念和基本定律（1）单色辐射出射度单位时间内从物体单位表面积发出的频率在附近单位频率区间内的电磁波的能量.单位：单位：3（2）辐射出射度单位时

2、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.4o2468101221210468太阳钨丝可见光区太阳钨丝钨丝和太阳的单色辐出度曲线5入射吸收反射透射（3）单色吸收比和单色反射比单色吸收比(T)：在波长到范围内吸收的能量与入射的能量之比.6对于不透明物体(T)+r(T)=1入射吸收反射透射在波长到范围内反射的能量与入射能量之比.单色反射比r(T)：7（4）黑体黑体是理想模型若物体在任何温度下，对任何波长的辐射能的吸收比都等于1，则称此物体为黑体.8任何物体单色辐出度M(T)和单色吸收比(T)之比，等于同一温度T时的绝对黑体对同一波长的单色辐出度MB(

3、,T),即（5）基尔霍夫定律通俗地讲，好的吸收体是好的辐射体.9100100020000.5可见光区黑体单色辐出度的实验曲线1.0二黑体辐射的实验规律6000K3000K111斯特藩-玻耳兹曼定律斯特藩-玻耳兹曼常数总辐出度式中0100020001.0可见光区0.56000K3000K122维恩位移定律常量峰值波长0100020001.0可见光区0.56000K3000K13解（1）由维恩位移定律例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？14（2）（3）由斯特藩-玻耳兹曼定律由

4、维恩位移定律15例2由测量得到太阳辐射谱的峰值为490nm，计算太阳表面温度、辐射功率和地球表面单位面积上接受到的太阳辐射能功率。解：将太阳视为黑体，由维恩位移定律由斯忒潘—波尔兹曼定律16正对太阳辐射的地球表面单位面积上接受到的辐射能功率：注意：本题中“模型”的作用171.瑞利——金斯公式长波与实验曲线吻合短波相差很大——紫外灾难2.维恩公式短波与实验曲线接近长波相差很大从经典理论出发推三瑞利—金斯公式经典物理的困难18O123624瑞利-金斯公式实验曲线****************瑞利-金斯公式紫外灾难19普朗克（1858—1947）德国理论物理学家，量子论的奠基人.1900年1

5、2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.20四普朗克假设普朗克黑体辐射公式1普朗克黑体辐射公式普朗克常数2101236瑞利-金斯公式24普朗克公式的理论曲线实验值****************实验值与普朗克公式理论曲线比较T=2000K22黑体中的分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子的能量状态是分立的，相应的能量是某一最小能量的整数倍,即，2，3，…n,称为能量子，n为量子数.2普朗克量子假设普朗克量子假设是量子力学的里程碑.2

6、33意义导出与实验曲线相吻合的经验公式，解决了黑体辐射的困难。引入能量量子化的概念，是量子物理开端，为爱因斯坦光子论和玻尔氢原子理论奠定基础。“敲响近代物理晨钟”③普朗克恒量h已经成为物理学中最基本、最重要的常数之一。1918年诺贝尔物理奖24（2）当量子数由增加到时，振幅的变化是多少？例3设一音叉尖端质量为0.050kg，将其频率调到，振幅.求（1）尖端振动的量子数；解（1）25基元能量（2）26在宏观范围内，能量量子化的效应是极不明显的，即宏观物体的能量完全可视作是连续的.27