12-2-1 黑体辐射 普朗克能量量子化假设

19世纪末，经典物理无法解释的两个实验：一个是迈克耳孙-莫雷实验，另一个是黑体辐射实验。为了解释迈克耳孙-莫雷实验，产生了狭义相对论理论。同样地，1900年瑞利和金斯用经典的能量均分定律来说明热辐射现象时，出现了所谓的“紫外灾难”。为了摆脱经典物理学的困境，一些思想敏锐而又不为旧观念束缚的物理学家，重新思考了物理学中的某些基本概念，经过艰苦而又曲折的道路，终于在20世纪初期诞生了量子理论。2

量子概念是1900年普朗克首先提出，距今已有100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.3一黑体

黑体辐射（1）热辐射

实验表明，任何物体在任何温度下，都向外辐射各种波长的电磁波。在不同的温度下辐射出的各种电磁波的能量按波长的分布而不同，这种能量按波长的分布随温度而不同的电磁辐射叫热辐射。

单色辐射出射度

单位时间内从物体单位表面积发出的频率在附近单位频率区间内的电磁波的能量.单位：单位：5辐射出射度

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.602468101221210468太阳钨丝可见光区

太阳

钨丝钨丝和太阳的单色辐出度曲线7（2）黑体

黑体是理想模型

若物体在任何温度下，对任何波长的辐射能的吸收比都等于1，则称此物体为黑体.8

任何物体单色辐出度M

(T)

和单色吸收比

(T)之比，等于同一温度T

时的绝对黑体对同一波长的单色辐出度MB(

,T),即（3）基尔霍夫定律通俗地讲，好的吸收体是好的辐射体.91001

0002

0000.5

可见光区3

000

K6

000

K黑体单色辐出度的实验曲线1.0二黑体辐射的实验规律111

斯特藩-

玻耳兹曼定律斯特藩-玻耳兹曼常量总辐出度式中0100020001.0

可见光区3

000

K6

000

K0.5122

维恩位移定律常量峰值波长0100020001.0

可见光区3

000

K6

000

K13解（1）由维恩位移定律

例1（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？14（2）（3）由斯特藩-玻耳兹曼定律由维恩位移定律12-3地球为什么足够温暖？.mp416三瑞利-金斯公式经典物理的困难0123624瑞利-金斯公式瑞利-金斯公式紫外灾难实验曲线****************T=2000K17普朗克（1858—

1947）

德国理论物理学家，量子论的奠基人.1900年他在德国物理学会上，宣读了以《关于正常光谱中能量分布定律的理论》为题的论文.

劳厄称这一天是“量子论的诞生日”.量子论和相对论构成了近代物理学的研究基础.18四普朗克假设普朗克黑体辐射公式1

普朗克黑体辐射公式普朗克常数1901236瑞利-金斯公式24普朗克公式的理论曲线实验值****************实验值与普朗克公式理论曲线比较T=2000K20

黑体中的分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子的能量状态是分立的，相应的能量是某一最小能量的整数倍，即

，2

，3

，

…n

,

称为能量子，n

为量子数.2

普朗克量子假设

普朗克的能量子假设打破了经典物理认为能量是连续的概念，这是一个新的重大发现，开创了物理学的新时代。普朗克常数

是近代物理学最重要的常数之一，它是近代物理学和经典物理学的判据。因此，人们把1900年普朗克提出的量子假设作为量子论的起点，普朗克量子假设是量子力学的里程碑。22

（2）当量子数由增加到时，振幅的变化是多少？

例2

设一音叉尖端质量为0.050kg

，将其频率调