15-1黑体辐射_普朗克能量子假设.ppt

第十五章量子物理
15-1
黑体辐射
普朗克能量子假说
黑体辐射及其规律
普朗克假说普朗克黑体辐射公式
黑体辐射的应用
1、经典物理学的发展过程
物理学
经典物理
现代物理
力学
热学
电磁学
光学
相对论
量子论
非线性
2、近年来的发展
粒子物理:量子电动力学、重整化方法
天体物理:
引力波存在的问题
物体的速度能否超过光速的问题
有机体遗传程序的研究(须运用量子力学、统计物理、X射线、电子能谱和核磁共振技术等)。
非平衡热力学及统计物理
3、物理学发展的趋向
学科之间的大综合
相互渗透结合成边缘学科
4、从经典物理学到近代物理学过渡的三个重大问题
1887年的迈克耳孙—莫雷实验否定了绝对参考系的存在;
1900年瑞利和金斯用经典的能量均分定理说明黑体辐射问题,出现了所谓“紫外灾难”;
1896年贝克勒尔发现放射性现象,说明原子不是物质的基本单元,原子是可分的。
原子是构成物质的基本单元;
能量是连续变化的。
一、黑体黑体辐射
1、热辐射
热辐射现象:任何温度下,宏观物体都要向外辐射电磁波。电磁波能量的多少,以及电磁波按波长(频率)的分布都与温度有关,故称为热辐射。
热平衡现象:辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。
2、黑体
定义:如果一个物体在任何温度下,对任何波长的电磁波都完全吸收,而不反射与透射,则称这种物体为绝对黑体,简称黑体。
说明:
(1)黑体是个理想化的模型。
(2)对于黑体,在相同温度下的辐射规律是相同的。
实验表明辐射能力越强的物体,其吸收能力也越强.
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)
3、与热辐射有关的物理量
单色辐出度
从热力学温度为T 的黑体的单位面积上、单位时间内、在单位波长(频率)范围内所辐射的电磁波能量,称为单色辐射出射度,简称单色辐出度,用Mλ(T)、 Mν(T)表示。
辐射出射度
在单位时间内,从热力学温度为T的黑体的单位面积上、所辐射的各种波长(频率)范围的电磁波的能量总和,称为辐射出射度,简称辐出度。
会聚透镜
空腔
小孔
平行光管
棱镜
热电偶
二、斯特藩玻耳兹曼定律维恩位移定律
1、测量黑体辐射的实验装置
2、斯特藩-玻耳兹曼定律
黑体的辐出度与黑体的热力学温度的四次方成正比,这就是斯特藩-玻耳兹曼定律。
s=×10-8W· m-2· K-4
为斯特藩-玻耳兹曼常量
1700k
1500k
1300k
0 1000 2000


3000K
6000K
常量
峰值波长
0 1000 2000


可见光区
3000K
6000K
当黑体的热力学温度升高时,与单色辐出度峰值相对应的波长m 向短波方向移动,这就是维恩位移定律。
3、维恩位移定律
1700k
1500k
1300k