光的量子性 黑体辐射.ppt

光的量子性 黑体辐射
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 从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出
引言
提纲
 物理学的分支及近年来发展的总趋势
§19-1、 黑体辐射 普朗克能量子假说
 热辐射普适函数
如何找到这个普适函数？
好的吸收体同时也是好的辐射体。
（下一页）
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绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线
0 1 2 3 4 5 6
λ
(μm)
1100K
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绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线
0 1 2 3 4 5 6
λ
(μm)
1300K
1100K
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绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线
0 1 2 3 4 5 6
λ
(μm)
1500K
1300K
1100K
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绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线
0 1 2 3 4 5 6
λ
(μm)
1700K
1500K
1300K
1100K
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由实验及理论都可以得到
斯忒藩—玻尔兹曼定律
（2） 斯忒藩（Stefan)——玻尔兹曼定律
~
λ
曲线下的面积等于绝对黑体在一
定温度下的辐射出射度
即：
斯忒藩常数
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维恩位移定律:
维恩位移定律指出：当绝对黑体的温度升高
时，单色辐出度最大值向短波方向移动。
（3） 维恩（Wien)位移定律
最大值所对应的波长为
峰值波长
λ
（下一页）
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1400
K
物体辐射总能量及能量按波长分布决定于温度
800
K
1000
K
1200
K
固体在温度升高时颜色的变化
例子：低温火炉辐射能集中在红光。
高温物体辐射能集中在蓝、绿色。
应用：光测高温计，测量发电厂炉内温度。
炉火纯青
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例1 测得太阳辐射谱的峰值在490nm处。试估计太阳表面的温度、辐出度和地球接收到的总辐射能。
解
将太阳视为黑体，由维恩位移定律，得：
由斯忒藩-玻耳兹曼定律有：
太阳辐射的总功率为：
d
地球接收到的总辐射能为：
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例2 假设恒星表面的特性和黑体等效，测得天狼星
表面单色辐出度的最大值所对应的波长为257nm（该波长属紫外区域，所以天狼星呈紫色）。
试估计天狼星表面的温度和单位面积上的辐射功率
解：
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三 普朗克的量子假说 普郎克公式
瑞利(Rayleigh)--金斯(Jeans)经验公式
维恩(Wien)经验公式
问题：如何从理论上找到符合实验的函数式 ？
（19-4b）
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o
λ(μm)
1 2 3 5 6 8 9
4
7
实验值
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o
λ(μm)
1 2 3 5 6 8 9
4
7
实验值
维恩
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o
λ(μm)
1 2 3 5 6 8 9
4
7
实验值
瑞利--金斯
紫
外
灾
难
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o
λ(μm)
1 2 3 5 6 8 9
4
7
实验值
瑞利--金斯