黑体辐射普朗克能量子假设.ppt

第21章量子物理基础
量子概念是 1900 年普朗克首先提出的,,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.
量子力学
宏观领域
经典力学
现代物理的理论基础
量子力学相对论
量子力学
微观世界的理论
起源于对波粒二相性的认识
主要内容:
黑体辐射
光电效应
康普顿效应
氢原子光谱
波粒二象形不确定关系
1 黑体黑体辐射
(1)热辐射实验证明不同温度下物体能发出
不同的电磁波,这种能量按频率的分布随温度而不同
的电磁辐射叫做热辐射.
(2)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(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:
黑体辐射
(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.
0 2 4 6 8 10 12
钨丝和太阳的单色辐出度曲线
2
12
10
4
6
8
太阳
可见光区
钨丝(5800K)
太阳
(5800K)
钨丝
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)
0 1000 2000


二斯特藩—玻尔兹曼定律维恩位移定律
可见光区
3000K
6000K
(1)斯特藩—玻尔兹曼定律
斯特藩—玻尔兹曼常量
指出黑体的辐射度与温度之间的关系,没有给出M(λ,T)的具体函数形式
0 1000 2000


可见光区
3000K
6000K
(2)维恩位移定律
常量
峰值波长
0 1 2 3
6
1
2
3
4
5
瑞利- 金斯公式
实验曲线
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
三黑体辐射的瑞利—金斯公式经典物理的困难
瑞利- 金斯公式
紫外灾难
四普朗克假设普朗克黑体辐射公式(1900 年)
普朗克常量
能量子为单元来吸收或发射能量.
普朗克认为:金属空腔壁中电子的振动可视为一维谐振子,它吸收或者发射电磁辐射能量时,不是过去经典物理认为的那样可以连续的吸收或发射能量,而是以与振子的频率成正比的
普朗克黑体辐射公式
空腔壁上的带电谐振子吸收或发射能量应为