能量量子化物理学的新纪元

1、2021/3/10授课：xxx12021/3/10授课：xxx2 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。特征仅与温度有关。固体在温度升高时颜色的变化固体在温度升高时颜色的变化1400k物体辐射总能量及强度按波长分布都决定于温度。物体辐射总能量及强度按波长分布都决定于温度。800k1000k1200k1. 1. 热辐射现象热辐射现象2021/3/10授课：xxx3

2、但是强度不同。但是强度不同。热辐射强度按波长热辐射强度按波长( (频率频率) )的分布和温度有关，的分布和温度有关， 高温物体发出的是高温物体发出的是紫外光。紫外光。炽热物体发出的是炽热物体发出的是可见光，可见光，低温物体发出的是低温物体发出的是红外光，红外光， 温度温度 短波长的电磁波的比例短波长的电磁波的比例 。任何物体（气、液、固）在任何温度下，任何物体（气、液、固）在任何温度下，都会有热辐射。都会有热辐射。热辐射波谱是热辐射波谱是连续谱，连续谱， 各种波长各种波长( (频率频率) )都有，都有，2021/3/10授课：xxx42.黑体及黑体辐射黑体及黑体辐射 理想的热辐射体是理想的热辐

3、射体是“绝对黑体绝对黑体”，简称，简称“黑黑体体”，它是在任何温度下都能全部吸收落在，它是在任何温度下都能全部吸收落在它它上面的一切辐射的理想物体。上面的一切辐射的理想物体。当空腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分通过小孔逸出。当空腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分通过小孔逸出。2021/3/10授课：xxx5 由空腔辐射体的单色辐出由空腔辐射体的单色辐出度与波长的能谱曲线可知：度与波长的能谱曲线可知：1 1）每一条曲线都有一个极）每一条曲线都有一个极大值大值, ,对应的波长为对应的波长为 mm。2 2）随着温度的升高，黑体）随着温度的升高，黑体的总辐出度迅速增大，并且的总辐出度迅速增大，并

4、且曲线的极大值点逐渐向短波曲线的极大值点逐渐向短波方向移动。方向移动。3.黑体辐射的规律黑体辐射的规律2021/3/10授课：xxx6 瑞利瑞利金斯公式在金斯公式在长波部分与实验结果长波部分与实验结果比较吻合。但在紫外比较吻合。但在紫外区竟算得单色辐出度区竟算得单色辐出度为无穷大为无穷大所谓的所谓的“紫外灾难紫外灾难”。 利用经典理论无法解释黑体辐射现象。正如利用经典理论无法解释黑体辐射现象。正如1900年开耳文指出的晴朗的物理学理论大厦上空，飞来年开耳文指出的晴朗的物理学理论大厦上空，飞来“两朵乌云两朵乌云”之一，它动摇了经典物理的基础。之一，它动摇了经典物理的基础。瑞利瑞利-金斯金斯维恩理

5、论值维恩理论值0( ,)mt实验实验t=1646k维恩公式在短波部分维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很与实验结果吻合得很好，但长波却不行。好，但长波却不行。2021/3/10授课：xxx7 空腔壁上振动着的带电微粒所吸收或发射的能量空腔壁上振动着的带电微粒所吸收或发射的能量只能是只能是 h 的整数倍，的整数倍，微粒只能一份一份地按不连续方微粒只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量式辐射或吸收能量。)3 , 2 , 1(nnhe普朗克常数普朗克常数 h=6.626h=6.62610103434jsjs 自然界存在着能量的最基本单元（能量子自然界存在着能量的最基本单元（能量子 =h ); 为了能够从理论上推导出这个公式，普朗克提出了为了能够从理论上推导出这个公式，普朗克提出了一个与经典物理学概念截然不同的一个与经典物理学概念截然不同的“能量子能量子”假设：假设：2021/3/10授课：xxx8 图中的热辐射曲线就是依照普朗克计及能量子假设而导出的辐射公式画成的，与黑体辐射实验结果相符合。 2021/3/10授课：xx