第二十二章波粒二象性.ppt

第二十二章波粒二象性
§22-1热辐射
物体在任一温度下发射从红外线、
可见光到紫外线的现象。
火
炉
600度
1000度
400度
因辐射与温度有关,故称热辐射
1、热辐射
一、基本概念
2、黑体
定义:物体的吸收率
黑体模型——空腔上的小孔
绝对黑体:
的物体
3、辐射出射度(辐出度)
定义:在单位时间内从物体单位表面上所辐射出去的各
种波长电磁能量的总和称为该物体的辐射出射度
(简称辐出度)。
如果单位时间从物体单位表面上辐射出去的在
的电磁能量为,则定义单色辐出度为
表示单位时间内从物体单位表面辐射出去的在
附近单位波长间隔内的电磁能量。表示了辐射能量
随波长的分布,有:
吸收多的物体辐射也多,
好的吸收体也是好的辐射体
这说明,只要知道黑体的单色
辐出度,就可以了解各种物体
的单色辐出度。
4、基尔霍夫定律
1860年,基尔霍夫指出:物体单色辐出度与吸收率的
比值与物体的性质无关,是温度T和波长的普适函
数
实际物体单色辐出度与黑体单色辐出度之比为发射率:
黑体,黑体的单色辐出度为
二、黑体辐射实验规律
1、黑体辐出度的实验规律
1879年,斯特藩实验指出:
2、黑体单色辐出度的实验规律
曲线最大值对应的波长称为峰值波长
3、维恩位移定律(1839年)(理论推导)
随温度升高向短波方向移动
地球上常温物体
太阳表面
只有T=800K以上的物体,可见光部分才有可能观察
能量。
三、普朗克黑体辐射公式
1、经典物理学公式
1896年,维恩根据统计物理学导出黑体辐射理论公式
短波部分与实验相符,但
长波部分与实验偏离。
1900年,瑞利根据电动力学与统计物理学能量按自由度
均分原理,得出:
短波部分与实验偏离。
长波部分与实验结果相符。
2、普朗克黑体辐射公式
1900年,普朗克综合维恩公式与瑞利公式“凑出”经验
公式
(1)由普朗克公式,得出斯特藩定律
(2)由普朗克公式,得出维恩位移公式
(3)长波段普朗克公式过渡到瑞利金斯公式
(4)短波段
普朗克公式过渡到维恩公式
4、伟大意义

1905年爱因斯坦的光子假说
1913年玻尔氢原子理论(旧量子论)
1924年德布罗意物质波假设
1927年海森伯、薛定谔的量子力学
1931年狄拉克的相对论量子力学
(但经典理论认为谐振子的能量是连续分布的)
可推导出黑体单色辐出度公式
3、普朗克量子假说
1900年普朗克指出:假设对于一定频率的带电谐振
子具有能量是的整数倍,即