黑体辐射 普朗克能量子假说.ppt

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1、黑体辐射普朗克能量子假说08眼视光七年制一班主讲：周丽娜成员：陈海丝陆莹雪董春晓林丹黑体辐射迈克尔逊—莫雷实验光电效应氢原子光谱康普顿效应量子力学狭义相对论1899年开尔文在欧洲科学家新年聚会的贺词中说：物理学晴朗的天空上，飘着几朵令人不安的乌云主讲内容一黑体黑体辐射二斯特藩-波尔兹曼定律维恩位移定律三黑体辐射的瑞利-金斯公式经典物理的困难四普朗克假设普朗克黑体辐射公式16-1黑体辐射普朗克能量子假设热辐射：任何物体在任何温度下，由于分子、原子受到热激发而使物体向外发射电磁辐射的现象。物体在辐射的同时，也吸收辐

2、射平衡热辐射：辐射的能量等于在同一时间所吸收的能量特征是物体的温度保持不变有关热辐射的实验表明：1.任何物体都辐射电磁波2.辐射电磁波的能量及能量按波长的分布均与温度有关3.好的辐射体同时也是好的吸收体热辐射描述热辐射的物理量1.单色辐出度从热力学温度为T物体的单位面积上，单位时间内，在波长λ附近单位波长范围内所辐射的电磁波能量因为dλ与dν始终反号，上式可以表示为16-1黑体辐射普朗克能量子假设2.辐出度在单位时间内，从温度为T的黑体的单位面积上所辐射出的各种波长的电磁波的能量总和单位:W·m－2黑体黑体辐射

3、1.黑体：辐射（吸收）能力最强的物体，能全部吸收一切外来辐射。不反射，不投射。黑体是理想模型16-1黑体辐射普朗克能量子假设斯特藩-波尔兹曼定律会聚透镜空腔小孔平行光管棱镜热电偶测量黑体辐射出射度实验装置16-1黑体辐射普朗克能量子假设斯特藩-波尔兹曼定律0100020001.0可见光区0.56000K3000K16-1黑体辐射普朗克能量子假设斯特藩-波尔兹曼定律：黑体辐出度与黑体热力学温度的四次方成正比斯特藩-波尔兹曼常数：注意：随温度的升高辐出度增大16-1黑体辐射普朗克能量子假设维恩位移定律维恩位移定律：

4、当黑体的热力学温度升高时，与单色辐出度相对应的波长向短波方向移动常量温度发射的能量电磁波的短波成分注意：b为与温度无关的常数只适用于短波M0(T)l2200K2000K1800K1600Km16-1黑体辐射普朗克能量子假设维恩位移定律例题（1）温度为的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？(2)太阳的单色辐出度的峰值波长，试由此估算太阳表面的温度.（3）以上两辐出度之比为多少？解（1）由维恩位移定律16-1黑体辐射普朗克能量子假设（2）由维恩位移定律（3）由斯特藩-玻耳兹曼定律16-1黑体辐

5、射普朗克能量子假设实验曲线****************0123612345瑞利-金斯公式瑞利-金斯公式ν小（长波）时与实验曲线符合良好ν大（短波）时“紫外灾难”瑞利-金斯公式只适用于长波16-1黑体辐射普朗克能量子假设普朗克（1858—1947）普朗克能量子假设构成黑体腔壁的辐射物质中电子的振动可视为一维谐振子,它们和腔内的电磁场交换能量(辐射和吸收).而这些微观的谐振子只能处于某些特殊的状态,在这些特殊状态中,它们相应的能量是某一最小能量(叫能量子）的整数倍,在辐射和吸收能量时,振子只能从一个可能状态

6、跃迁到其它一个可能状态.对频率为的谐振子,其最小能量为=h(普朗克常数h=6.63×10-34J·s)一个谐振子的能量为16-1黑体辐射普朗克能量子假设普朗克黑体辐射公式普朗克黑体辐射公式Ml维恩线瑞利－金斯线普朗克线实验结果16-1黑体辐射普朗克能量子假设人体是一个辐射体，其辐射的能量可以用下式表示：W表示人体每秒每平方厘米辐射功率(瓦)ε表示皮肤辐射率，σ为常数从式中可以看出，人体辐射能功率与皮肤绝对温度T的四次方成正比。斯特藩-波尔兹曼定律从知，物体辐射能最大值的分布，随着绝对温度的增加而向波长短的

7、方向移动。正常人体的辐射本领与绝对温度310°K的黑体相似，辐射能主要分布在红外线长波部分，其波段范围在5—50μm之间，其中8—14μm占全部人体辐射能的46％，在9．5μm处。不论肤色如何，辐射率ε都近于1。维恩位移定律医用热像图术医用热像图术16-1黑体辐射普朗克能量子假设医用热像图术(MedicalThermography),是利用人体红外辐射成像原理,研究体表温度布状态的一种现代物理学检测技术。红外线热像仪是一种测量人体表面温度分状态的仪器，它是利用人体的红外辐射把热能转换成电信号，扫描成像的原理，揭

8、示人体温度的分布及其变化规律，从而对疾病做出诊断。人体就是一个自然的生物红外辐射源，是恒温动物，能维持一定的体温，当人体患病或某些生理状况发生变化时，这种全身或局部的热平衡受到破坏或影响红外热像诊断所检查的是体表温度这一生理机能，它所反映的是被检测部位的皮肤血流量及调节血流量的神经（主要是交感神经）作用的变化；由红外热像仪所提供的图像并不表示人体内部的某种构造，而是人体表面的温度分布图