16-1黑体辐射普朗克能量子假设ppt课件

1、物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设 量子概念是量子概念是 1900 1900 年普朗克首先提出的，距今已年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史有一百多年的历史. .其间，经过爱因斯坦、玻尔、德其间，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，到大师的创新努力，到 20 20 世纪世纪 30 30 年代，就建立了一年代，就建立了一套完整的量子力学理论套完整的量子力学理论. .量子力学量子力学宏观领域宏观领域经典力学经典力学现代物理的理论基础现代物理

2、的理论基础量子力学量子力学相相 对对 论论量子力学量子力学微观世界的理论微观世界的理论起源于对波粒二相性的认识起源于对波粒二相性的认识物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设早期量子论早期量子论量子力学量子力学相对论量子力学相对论量子力学普朗克能量量子化假说普朗克能量量子化假说爱因斯坦光子假说爱因斯坦光子假说康普顿效应康普顿效应玻尔的氢原子理论玻尔的氢原子理论德布罗意实物粒子波粒二象性德布罗意实物粒子波粒二象性薛定谔方程薛定谔方程波恩的物质波统计解释波恩的物质波统计解释海森伯的测不准关系海森伯的测不准关系狄拉克把量子力学与狄拉克把量子力学与

3、狭义相对论相结合狭义相对论相结合物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设一一 黑体黑体 黑体辐射黑体辐射 （1 1热辐射热辐射 实验证明不同温度下物体能发出实验证明不同温度下物体能发出不同的电磁波，这种能量按频率的分布随温度而不同不同的电磁波，这种能量按频率的分布随温度而不同的电磁辐射叫做热辐射的电磁辐射叫做热辐射. . （2 2单色辐射出射度单色辐射出射度 单位时间内从物体单位表单位时间内从物体单位表面积发出的频率在面积发出的频率在 附近单位频率区间或波长在附近单位频率区间或波长在 附近单位波长区间的电磁波的能量附近单位波长区间的电磁波的

4、能量 . .单色辐射出射度单色辐射出射度 单位：单位：)(TM3W/m单色辐射出射度单色辐射出射度 单位：单位：Hz)W/(m2)(TM物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设（3 3辐射出射度辐射出射度 （辐出度）（辐出度） 单位时间，单位单位时间，单位面积上所辐射出的各面积上所辐射出的各种频率或各种波长）种频率或各种波长）的电磁波的能量总和的电磁波的能量总和. .0d)()(TMTM0 2 4 6 8 10 12Hz10/14钨丝和太阳的单色辐出度曲线钨丝和太阳的单色辐出度曲线21210468)HzW/(m10)(28TM太阳太阳可见可

5、见光区光区 钨丝钨丝5800K5800K） 太阳太阳（5800K5800K）)HzW/(m10)(29TM钨丝钨丝0d)()(TMTM物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设0 1000 20001.00.5 )mW10/()(314TMnm/二二 斯特藩斯特藩 玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律 维恩位移定律维恩位移定律可见光区可见光区3000K3000K6000K6000K（1 1斯特藩斯特藩玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律40d)()(TTMTM428KmW10670. 5斯特藩斯特藩玻尔兹曼常量玻尔兹曼常量（2维恩位移定律维恩位移定律bT mKm10

6、898. 23b常量常量峰值波长峰值波长m物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设K6000K1048310898.293mbT 例例1 1 太阳的单色辐出度的峰值波长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试由此估算太阳表面的温度. .nm483m解解由维恩位移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这种方法进行推测物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设3456789)m( 实验值实验值)T(MB 维恩

7、维恩瑞利瑞利-金斯金斯紫紫外外灾灾难难012TCBeC)T(M 251 TC)T(MB43 三三 黑体辐射的瑞利黑体辐射的瑞利金斯公式金斯公式 经典物理的困难经典物理的困难物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设)HzW/(m10)(29TM0 1 2 3 6Hz10/14123 45瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式实验曲线实验曲线k2000T*kTcTM222)(瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式紫外灾难紫外灾难物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设h普朗克常数普朗克常数sJh 3

8、41063. 6c c 光速光速k k 玻尔兹曼恒量玻尔兹曼恒量普朗克量子假说普朗克量子假说(1)黑体是由带电谐振子组成，这些谐振子辐射电磁波，黑体是由带电谐振子组成，这些谐振子辐射电磁波， 并和周围的电磁场交换能量。并和周围的电磁场交换能量。 h (2) 这些谐振子能量不能连续变化，只能取一些分立值，这些谐振子能量不能连续变化，只能取一些分立值，是最小能量是最小能量 的整数倍的整数倍,这个最小能量称为能量子。这个最小能量称为能量子。1ed2d)(/32kThchTM四四 普朗克假设普朗克假设 普朗克黑体辐射公式普朗克黑体辐射公式1900 1900 年）年）物理学物理学第五版第五版16-1 16-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设0 1 2 3 6Hz10/14)HzW/(m10)(29TM瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式123 45k2000T普朗克公式的理论曲线普朗克公式的理论曲线实验值实验