黑体辐射与普朗克量子假设.ppt

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1、黑体辐射和普朗克量子假设1.背景1900年前后：认为物理学基本问题都研究清楚，但晴朗的天空，还有两朵小小乌云：（1）热辐射问题。（2）以太问题。一.经典物理学遇到的挑战后者通过相对论的发展获得了解决。前者引发了量子物理的发展，并持续至今。热辐射:由温度决定的物体的电磁辐射。人头部各部分温度不同，因此它们的热辐射存在差异，这种差异通过热像仪转换成可见光图像。（人头部热辐射像）2.热辐射现象平衡热辐射室温高温（白底黑花瓷片）不辐射可见光时，黑花吸收大，反射少所以暗辐射可见光时，黑花吸收大，辐射大所以变亮辐射和吸收达到平衡时，物体的

2、温度不再变化，此时物体的热辐射称为平衡热辐射。热辐射的物体既有辐射又有吸收和反射。而白色物体吸收本领最弱，黑色物体吸收本领最强。实验发现相同温度下黑色的物体辐射最强。3．黑体模型研究热辐射绝对黑体模型：开小孔的腔体（1）好的吸收体，必是好的发射体。（2）一种100%吸收的理想黑体，也是最强的辐射体。且辐射和组成材料无关，仅取决于温度。能全部吸收各种波长的辐射且不反射和透射的物体。绝对黑体：热辐射频谱分布曲线通有电流的灯丝通有电流的电炉丝不同温度的铆钉(4)物体辐射本领越大，吸收本领也越大。热辐射的特点：(1)连续；(2)频谱

3、分布随温度变化;温度,辐射；(3)物体的辐射本领与温度、材料有关；1.黑体辐射的实验曲线（2）单色辐出度MB(T)随连续变化，每条曲线有一峰值（1）曲线随T的升高而提高，即总辐出度MB随T升高而增大：M(T)=T4（3）随T的升高，峰值波长m减小m=b/T规律：二.问题的提出黑体辐射的规律:1.斯特藩—玻耳兹曼定律式中辐出度与T4成正比.2.维恩位移定律峰值波长m与温度T成反比0.51.01.52.01050MB(10-7×W/m2·m)(m)可见光5000K6000K3000K4000K应用:测温..

4、.太阳表面温度Mλ辐出度测得太阳光谱的峰值波长在绿光区域，为m=0.47m.试估算太阳的表面温度和辐出度。例解瑞利-金斯公式---根据经典的能量均分原理导出只适用于长波段----“紫外灾难”瑞利-金斯线维恩线经典物理学的推导均与实验不符！2.经典理论所遇到的困难电磁波若谐振子频率为v，则其能量是hv,2hv,3hv,…,nhv,…普朗克常数腔壁上的原子(谐振子)能量与腔内电磁场交换能量时，谐振子能量的变化是hv(能量子)的整数倍.E=h和E=nh称为能量子三.普朗克的能量子假设4012356789该结果与实验结果惊人

5、地相符普朗克公式(1900年)对比瑞利-金斯公式和普朗克公式：瑞利-金斯公式：四.黑体辐射问题的结论辐射能量是量子化的：E=h和En=nh经典量子能量首次提出微观粒子的能量是量子化的，打破了经典物理学中能量连续的观念。打开了人们认识微观世界的大门,在物理学发展史上起了划时代的作用.