19-1黑体辐射 贺泽东

第十九章量子物理,19-1黑体辐射普朗克能量子假设,第十九章量子物理,19-7不确定关系,19-6德布罗意波实物粒子的二象性,19-5弗兰克赫兹实验,19-4氢原子的玻尔理论,19-3康普顿效应,19-2光电效应光的波粒二象性,19-8量子力学简介,19-7不确定关系,量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到20世纪30年代，就建立了一套完整的量子力学理论.,量子力学,经典力学,现代物理的理论基础,量子力学相对论,量子力学,一热辐射现象黑体辐射的规律,（1）热辐射实验发现任何物体,在任何温度下都在不断地向周围空间发射波谱连续的电磁波，,例如：加热铁块。,基本性质,温度,单位时间辐射的能量,辐射能中的短波成分,这种与温度有关的电磁辐射叫做热辐射.,一定时间内,辐射能量按波长的分布,与物体的温度有关,物体辐射能量的多少,19-1黑体辐射普朗克能量子假设,定性图述,炽热状态,实验表明物体辐射本领越大，其吸收本领也越大。,物体辐射电磁波的同时，也吸收电磁波。,辐射和吸收达到平衡时，物体的温度不再变化，此时物体的热辐射称为平衡热辐射。,室温,高温,吸收,辐射,白底黑花瓷片,（2）单色辐出度,单色辐射出射度单位：,单色辐射出射度单位：,一定温度下，单位时间内从物体单位表面积发出的波长在附近单位波长区间（或频率在附近单位频率区间）的电磁波的能量，称单色辐出度。,（3）辐出度,单位时间，单位面积上所辐射出的各种频率（或各种波长）的电磁波的能量总和.,温度越高，辐出度越大。另外，辐出度还与材料性质有关。,说明,（随物而异）,（故亦随物而异）,（随物而异）,（4）黑体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）,煤烟,约99%,测量黑体单色辐出度实验装置,分光元件（如棱镜或光栅等）将不同波长的辐射按一定的角度关系分开，转动探测系统测量不同波长辐射的强度分布。再推算出黑体单色辐出度按波长的分布。,二斯特藩玻尔兹曼定律维恩位移定律,（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,维恩常量,峰值波长,（2）取,（1）由维恩位移定律,（3）由斯特藩玻尔兹曼定律,由维恩位移定律,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,太阳不是黑体，所以按黑体计算出的Ts低于太阳的实际温度；MB(T)高于实际辐出度。,MB,瑞利金斯公式(1900年),维恩公式(1896年),试验曲线,三黑体辐射的瑞利金斯公式经典物理的困难,瑞利-金斯公式,MB,瑞利金斯公式(1900年),维恩公式(1896年),试验曲线,在全波段与实验结果惊人符合！,普朗克公式(1900年10月),为解释这一公式，普朗克提出了能量量子化假设。,四普朗克假设普朗克黑体辐射公式（1900年）,普朗克常量,空腔壁上的带电谐振子吸收或发射能量应为,首次提出微观粒子的能量是量子化的，打破了经典物理学中能量连续的观念。,普朗克（Planck）（18581947）,德国物理学家，量