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文档简介
黑体辐射与普朗克量子论
黑体辐射与普朗克量子论热辐射:
物体在任何温度，都以电磁波的形式向外辐射能量。经典物理学的成功与困难1.经典物理学的成功17世纪，牛顿力学：宏观物体的机械运动牛顿，IsaacNewton开普勒行星运动三大定理，万有引力，天体运动开普勒，JohannesKepler电动力学：无处不在的电磁相互作用，包括光的传播规律。热力学：结合牛顿力学，电磁学和化学，热力学三大定律，解释日常生活中的热现象。统计物理：经典方法结合统计规律解释了由大量粒子组成的宏观物体的物理性质。19世纪经典物理取得巨大成功！牛顿力学和麦克斯韦电磁理论的成功粒子理论和波动理论的成功2.经典物理学遇到的困难物理大厦缺少重要的主干支体！量子物理典型问题：黑体辐射光电效应，康普顿散射低温固体比热容原子光谱一、热辐射现象1.热辐射(heatradiation)定义:分子的热运动使物体辐射电磁波例如:火焰温度,加热铁块基本性质:温度
发射的能量
电磁波平衡热辐射:物体辐射的能量等于在同一时间内的短波成分
所吸收的能量火炉600度1000度400度显然,它是波长和温度的函数光源S=13.单色辐出度(monochromaticradiationpower)M
(T)温度为T的物体,单位时间内,单位表面积上所发射的波长在
→
+d范围内的辐射能
dM(T)与波长间隔d成正比,dM(T)与d的比值称为单色辐出度:温度为T的物体,单位时间内从物体单位表面积上所发射的各种波长的总辐射能M(T)，它只是温度的函数。2.辐出度(radiationpower)M(T)2.理论与实验的对比(1)维恩公式:
(2)瑞利-金斯公式:紫外灾难！123456789
(nm)维恩线瑞利-金斯线实验数据由经典热力学和麦氏速率分布导出由经典电磁学和能量均分定理导出二、黑体辐射1.黑体:全吸收无反射，全辐射黑体模型
普朗克把代表短波波段的维恩公式和代表长波波段的瑞利-金斯公式结合起来，并利用数学上的内插法，很快找到一个经验公式
普朗克的公式在全部波长范围内与实验曲线惊人符合，这个公式成功激发他去揭示公式中所蕴藏着的重要科学原理。3.普朗克公式能量密度图12-3黑体辐射公式与实验曲线λ/μm普朗克线
由经典理论导出的维恩公式和瑞利—金斯公式均不
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