普朗克常数.ppt

电磁辐射的量子性一. 热辐射-- 任何物体,在任何温度下都会向外辐射各种波长的电磁波,电磁波的强度随波长的分布与物体的温度有关. § § 2-1 2-1 热辐射热辐射二二. .描述热辐射的物理量描述热辐射的物理量 F F定义: 定义: 单位面积、单位时间内, 单位面积、单位时间内, 在在单位波长范围内单位波长范围内所辐射的电所辐射的电磁波能量磁波能量 F F意义: 意义: 反映不同温度下物体的辐反映不同温度下物体的辐射能射能按波长分布按波长分布的情况的情况)(TM ?? T???d? 1. M M ??(T) (T) 2. M M( (T T) ) F F定义: 定义: 单位时间、单位面积上所单位时间、单位面积上所辐射的辐射的各种波长的总辐射能各种波长的总辐射能,即,即??dTM TM)()( 0???通常情况下,物体对照射到其表面的电磁波有通常情况下,物体对照射到其表面的电磁波有反射、吸收反射、吸收. . 3. 3. 黑体黑体吸收反射黑体黑体: :在任何温度下对任何波长照射到其表面在任何温度下对任何波长照射到其表面的电磁波都能全部吸收的物体的电磁波都能全部吸收的物体. . ---- ---- 理想模型理想模型. . 外壳外壳热电偶热电偶保温层保温层加热线圈加热线圈腔体腔体腔芯腔芯热屏蔽套管热屏蔽套管二二. . 黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律??M M ??( (T T) )随随??连续变化连续变化. . 每每一一M M ??( (T T) )曲线有一峰值曲线有一峰值. . ??M M ??( (T T) )曲线的高度随曲线的高度随温度温度 T T的增大迅速增大的增大迅速增大. .???? m m随随T T的增加线性减的增加线性减小小. . )(TM ?? 1T 2T 3T 4Tm1?定量关系: 定量关系: (1) (1) 斯特藩斯特藩- -玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律 4)(TTM????= = ??10 10 -8 -8 W/m W/m 2 2· ·K K 4 4 -- --斯特藩常数斯特藩常数(2) (2) 维恩位移定律维恩位移定律 bT m??b b = = ??10 10 -3 -3 m m ??K K )(TM ?? T m?-- --维恩常数维恩常数. . [ [例例1 1] ]天文学上常用天文学上常用斯斯- -玻定律确定恒星半径。已玻定律确定恒星半径。已知某恒星到达地球单位面积上的辐射功率为知某恒星到达地球单位面积上的辐射功率为 ??10 10 -8 -8 W/m W/m 2 2, ,辐射的峰值波长为辐射的峰值波长为 5570 5570 ??。。若若恒恒星距地球星距地球 ??10 10 17 17m m。。如恒星辐射与黑体相似, 如恒星辐射与黑体相似, 求其半径求其半径设恒星半径设恒星半径 R R, ,距距地球表面地球表面 R R ??'R ??恒星辐射的总功率恒星辐射的总功率 MRW 24?? 424TR???? 4TM???R恒星地球解: 解: 由由 bT m??得得T T =5200K =5200K R 'R 不计吸收不计吸收''44 2 42M RTR????? 2 14 2''??????????T M RR? 2 14 8 8 2 17 5200 10 67 .5 10 ) 10 (????????????????m 10 26 .7 9??c c 1 1, ,c c 2 2: :实验确定的经验参数实验确定的经验参数 F F维恩半经验公式维恩半经验公式: : T ce cTM ??? 25 1)( ??---- ---- 仅在短波段与实验相符仅在短波段与实验相符)(TM B??维恩线维恩线 F F1911 1911 年维恩获诺贝尔物理学奖年维恩获诺贝尔物理学奖三三. .经典物理学所遇到的困难经典物理学所遇到的困难 F F如何如何从理论上导出与实验相符的黑体的从理论上导出与实验相符的黑体的 M M ??( (T T )= )=? ?