黑体辐射普朗克能量子假设ppt课件.ppt

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1、1、黑体黑体辐射(1)热辐射(heatradiation)任何一个物体，在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的能量按波长的分布随温度而不同。21.1黑体辐射普朗克能量子假设物体既会向外辐射能量，也会吸收外界的辐射能量。例如：加热铁块。开始，铁块看不出发光，随着温度的升高，铁块开始呈现暗红色，逐步变为橙色，最后展现出黄白色。固体在温度升高时颜色的变化对固体材料加热，随着温度上升，辐射能量上升，辐射中波长短的成分上升。单位：(2)单色辐射出射度(monochromaticradianceexi

2、tance)在物体温度为T时，单位时间内从物体单位表面积发出的波长在之间的辐射能为，则与之比称为单色辐射出射度，用表示。(3)辐射出射度(辐出度)(radianceexitance)在一定温度T下，单位时间，单位面积上所辐射出的各种波长（或各种频率）的总辐射能.单位：单色辐出度曲线实验表明辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强.(4)黑体(blackbody)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）黑体模型会聚透镜空腔小孔平行光管棱镜热电偶测量黑体单色辐出度实验装置实验表明：空腔小孔向外发射的电磁辐射含有各种波长，而且不同波长成分的电

3、磁波的强度也不同，随温度而异,而与构成黑体的材料无关。由空腔辐射体的单色辐出度与波长的能谱曲线可知：随着温度的升高：1）黑体的辐出度迅速增大；2）峰值波长逐渐向短波方向移动。M(T)随连续变化，每条曲线有一峰值。0M5000K6000K3000K4000K可见光等于曲线下方面积由黑体的辐出度0100020001.00.52、斯特藩—玻尔兹曼定律维恩位移定律可见光区3000K6000K（1）斯特藩—玻尔兹曼定律斯特藩—玻尔兹曼常量（2）维恩位移定律常量峰值波长黑体辐射的应用斯特藩—玻尔兹曼定律和维恩位移定律，如今是高温测量、星球表面温度的估测、遥感、红外追踪等技

4、术的物理基础，在科学技术中有广泛的应用。如：1）测量黑体温度在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。2）光学高温计—光测高温高温炉灯丝目镜聚焦透镜15例1（1）温度为室温的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一黑体单色辐出度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内，其温度应为多少？（3）以上两辐出度之比为多少？解（2）取（1）由维恩位移定律（3）由斯特藩—玻尔兹曼定律例2：实验测得太阳的单色辐出度的峰值波长为：m=0.483m，若将太阳当作黑体，请估算：太阳表面的温度和太阳的辐出度。解：辐出度：由维

5、恩位移定律：对宇宙中其他发光星体的表面温度也可用这种方法进行推测。如何从理论上推导出符合黑体辐射实验结果的函数表达式就成为当时物理学中引入注目的问题之一。维恩根据经典热力学得出一个半经验公式维恩公式：瑞利和金斯用能量均分定理和电磁理论得出瑞利—金斯公式：M瑞利—金斯(1900年)维恩(1896年)实验曲线紫外灾难3、维恩公式瑞利—金斯公式经典物理的困难4、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。普朗克假设：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

6、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o实验值/μm维恩线瑞利--金斯线紫外灾难普朗克线12345678若谐振子频率为v，则其能量是hv,2hv,3hv,…,nhv,…与腔内电磁场交换能量时，谐振子能量的变化只能是hv的整数倍。普朗克假设的重大意义这是一个非同寻常的假设，按照这个假设，谐振子意味着微观谐振子的能量是一份份跳跃式变化的！意味着最小能量单元（能量子）不可分割！例3设有一音叉尖端的质量为0.050kg，将其频率调到，振幅.求（2）当量子数由增加到时，振幅的变化是多少？（1）尖端振动的量子数；解（1）基元能量（

7、2）在宏观范围内，能量量子化的效应是极不明显的，即宏观物体的能量完全可视作是连续的.