第七章光的量子性QuantizationofLight

1、第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)热辐射热辐射：物体因其中微观粒子的热运动而产生辐射本领辐射本领：温度为t的热平衡物体，单位时间的电磁辐射称为热辐射。 单位表面积向外辐射的在波长间隔 （或频率d间隔 ）内的辐射能量 （或 ），与 d),(dte),(dtw （或 ）的比值 ，称为辐射本领，dd),(trd/ ),(d),(tetr或单色辐射出射度 ， d/ ),(d),(twtm),(tm第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classi

2、cal radiation laws)吸收本领（吸收比）吸收本领（吸收比）：单位时间射向温度为t的热平衡物体，在 间隔内的辐射能量为 ，ded其中被吸收的为 ，吸收本领 deeetad/ d),(kirchhoff定律定律：物体的辐射本领与吸收本领的比值（也可以用辐出度 和吸收比 的),(tm),(ta),(),(/ ),(),(/ ),(2211tftatrtatr比值表示。）是波长和温度的普适函数 。 ),(tf第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)stefan-boltzmann定律定律

3、：黑体的辐出度与t的四次方成正比 , 为stefan-boltzmann普40)(ttm适常量 黑体黑体：表面不反射光，在任何温度下吸收射来的一切电磁辐射的物体。即定义吸收本领 的物体为绝对黑体，简称黑体。 1),(0ta第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)黑与白黑与白：物体在低温时能吸收什么波长的光，高温时也会发出同样波长的光。吸收本领越强，即越“黑”的物体，发光本领也越强，即在高温时将越“白”。 第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (c

4、lassical radiation laws)黑体的实验室实现：做一个闭合的空腔，表面开一个小孔，小孔表面为模拟黑体表面。 外套铂加热器热电偶黑体辐射第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)黑体辐射实验曲线 第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)黑体辐射实验曲线 第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation l

5、aws)wien位移定律位移定律：1893年wien假设谐振子的能量遵循 boltzmann 分布律，认为在一定温度下黑体辐射本领有一个最大值，在光谱中的位置由m 决定。 2.897810-3 m k mt第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)物理世界的黑体： 把太阳当成黑体。太阳表面的辐射功率约为6.13107w m-3 . 用wien位移定律估计, 表面温度为5730k . 把人体表面当成黑体。人体表面温度为310k，用wien位移定律估算，人体发射波长为9.35m的红外线。 第七章 光的

6、量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)物理世界的黑体： 把宇宙空间当成黑体。在宇宙空间测得波长为1 mm的微波黑体辐射谱，它对应于温度2.736 k .第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)物理世界的黑体： rayleigh 和和jeans的黑体辐射本领表示式的黑体辐射本领表示式： 应用经典电磁理论，假设谐振子遵循能量均分律，导出黑体辐射本领表示式为 式中ktctr)2(),(0c为光速，k为boltzm

7、ann常量。 第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)物理世界的黑体： 黑体的经典辐射定律及其困难黑体的经典辐射定律及其困难：在长波区，理论与实验曲线符合得很好。但随着频率增大（波长减小），理论与实验的差距越来越大。当波长趋于 0 时，能量趋于无穷大。这显然是荒谬的。这就称为发散困难或紫外困难。第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)黑体的经典辐射定律及其困难例7.1第七章 光的量子性（quantization of light） 7.2 经典辐射定律 (classical radiation laws)非黑体非黑体：灰体和选择性辐射体 非黑体非黑体通常分为两类，即灰体和选择性辐射体 灰体是一种理想化模型。在相同温度下，灰体的单色辐出度按波长的分布曲线与黑体仅相差一个小于等于1 的确定的倍数 。 )(t)(t第七章 光的量子性（quantization of light） 7