黑体辐射 普朗克能量子假说.ppt

,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，在波长附近单位波长范围内所辐射的电磁波能量,因为d与d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:Wm2,黑体黑体辐射,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,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,16-1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：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,16-1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,（3）由斯特藩-玻耳兹曼定律,16-1黑体辐射普朗克能量子假设,瑞利-金斯公式,小（长波）时与实验曲线符合良好大（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（18581947）,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=6.6310-34Js)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,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)表示皮肤辐射率，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方向移动。正常人体的辐射本领与绝对温度310K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550m之间，其中814m占全部人体辐射能的46，在95m处。不论肤色如何，辐射率都近于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像，称为人体的功能影像,16-1黑体辐射普朗克能量子假设,红外热像图检查的临床应用范围1健康人群普查：疾病的初筛，亚健康状态。2肿瘤早期诊断：乳腺癌，皮肤癌，甲状腺癌等。3血循环早期障碍疾病的诊断：脑血管病变，心肌供血不足，糖尿病足等。4炎症性疾病的诊断：强直性脊柱炎，腱鞘炎，前列腺炎等。5疼痛性疾病的诊断：头痛、神经痛，颈肩腰腿痛，关节疼痛等。6周围神经疾病的诊断：偏头