光的量子性热辐射黑体经典辐射.ppt

*§:物体以电磁波(光波)的形式向外发射能量,称为辐射。物体向外辐射能量时将消耗本身的能量。要长期维持这种辐射,就必须不断地从外界补充能量。补充能量的方式是多种多样的。可以大致划分为两大类:*第一类,物体在辐射的过程中,原子或分子的内部状态发生变化。这种由原子或分子内部运动能量转变为辐射能的过程,称为发光。例如:(如燃烧)的,叫做化学发光。,称为光致发光。如荧光、磷光等。。如电弧放电、火花放电和辉光放电等。,就叫做阴极发光。*第二类,物体在辐射过程中,不改变原子或分子的内部运动状态。发射的辐射能是由物体中原子、分子的热运动能量转变的。这种由热运动能量转变为辐射能的过程称为热辐射。,这时的热辐射称为平衡热辐射。处于平衡热辐射状态的物体,温度保持恒定,又称为温度辐射。,热辐射的光谱是连续的,任何物体在任何温度下都能进行热辐射。也能从周围物体吸收热辐射。,辐射情况也不同。*随着温度的升高,辐射总功率将增大,辐射功率在光谱中的分布由长波向短波转移。:在室温下,大多数物体辐射不可见的红外光。:把铁条插在炉火中,它会被烧得通红,起初在温度不太高时,我们看不到它发光,却可感到它辐射出来的热量,当温度这到500℃左右时,铁条开始发出可见的光辉。随着温度的升高,不但光的强度逐渐增大,颜色也由暗红转为橙红。大约到1500℃时,就变成明亮的白炽光。*这说明,同一物体在一定的温度下,所辐射的能量在不同光谱区域的分布是不均匀的,而且温度越高,辐射能量最大值对应的波长逐渐向短波方向移动。,而引入辐射出射度和单色辐出度的概念。:从物体表面单位面积上发射的各种波长的总辐射功率称为辐射出射度W(T)。W(T)是温度T的函数,并与物体的性质有关。单位:W/m2。*,从单位面积发射的波长在到+d范围内的辐射功率为dM(),则定义——单色辐出度单色辐出度即为单位面积单位波长范围内的辐射功率。单位:W/m3。则辐射出射度可写为*,波长在附近的单位波长间隔内的辐射功率为dW,而物体吸收同一波长间隔的辐射功率为dW,则定义:——单色吸收比单色吸收比是波长和温度的函数,并与物体的性质有关。例如物体的表面状态等。因为被照射物体表面可能有反射、散射或透射,则:*,A2,.....它们可以是不同质料做成的,将容器内部抽成真空,从而各物体间只能通过热辐射来交换能量。,于是包含在其中的物体A1,A2.....和辐射场组成一个孤立系。按照热力学原理,这体系的总能量守恒,且经过内部热交换,最后各物体一定趋于同一温度T,即达到热力学平衡态。*,在单位时间内,发出的能量与吸收的能量必然相等。,热平衡时,单色辐出度大的物体,其单色吸收比也一定大。反之亦然。(,1824-1887)根据热平衡原理得出这样一个定律:物体的单色辐出度和单色吸收比的比值与物体的性质无关,是波长和温度的普适函数,称为基尔霍夫辐射定律。*由此,对于A1、A2等物体,处于热平衡时,有推论:在热平衡时,凡是强吸收体必然是强辐射源。…