4完整版本.1普朗克黑体辐射理论

4.1普朗克黑体辐射理论选择性必修三19世纪末，经典物理学在各个领域都取得了很大的成功力学热学电磁学

19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。

当时许多物理学家都陶醉在这些成绩之中，认为物理学已经发展到了尽头1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了

“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的云……”黑体辐射实验迈克尔逊-莫雷实验量子力学相对论微观领域高速领域经典力学量子力学的诞生相对论的问世两朵乌云乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花思考与讨论1在火炉旁边有什么感觉?任何温度下，宏观物体都要向外辐射电磁波。电磁波能量的多少，以及电磁波按波长的分布都与温度有关，故称为热辐射。室温时主要成分为波长较长的电磁波高温时

主要成分为波长较短的电磁波热辐射的主要成分:辐射的能量及其波长的分布都随温度而变化。一、热辐射固体在温度升高时颜色的变化1400K800K1000K1200K热辐射解释：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。辐射强度按照波长的分布情况随物体的温度而有所不同。投在炉中的铁块的颜色变化这种假设的物体称为黑体。无任何反射TT能全部吸收入射各种波长的辐射能发射各种波长的热辐射能1．黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。二、黑体与黑体辐射一般材料的物体：辐射电磁波的情况与温度和材料种类及表面状况有关。辐射电磁波强度按波长分布只与黑体的温度有关黑体的实验模型开一小孔通过小孔进入腔内的辐射能几乎全被腔壁吸收反射回小孔出射的机会极少，小孔表面好比黑体（吸收全部入射的辐射能而无反射）对空腔加热至某热平衡温度对空腔加热至某热平衡温度不透明材料空腔不透明材料空腔TT黑体是理想化模型。黑体辐射：辐射电磁波强度只与温度有关。2．经验定律(1)维恩位移定律：随着黑体温度升高，所发射的辐射最强的波长变短，即向光谱的紫色区移动。(2)瑞利一金斯公式三、黑体辐射的实验规律1．实验规律：随着温度的升高：一方面，各种波长的辐度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。3)经典物理学所遇到的困难——解释实验曲线1）维恩的半经验公式：公式适合于短波波段，长波波段与实验偏离。公式只适用于长波段,而在紫外区与实验不符。2）瑞利----金斯公式玻尔兹曼常数k=1.38065810-23J/K实验瑞利-金斯线维恩线T=1646k----紫外灾难“紫外灾难”维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区与实验偏离很大；瑞利公式在短波区与实验严重不符。不但不符，而且当波长趋于零时，辐射竟变成无穷大，这显然是荒谬的。由于波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”。实验瑞利-琼斯线维恩线T=1646k普朗克线普朗克的拟合结果四、能量子：超越牛顿的发现普朗克能量子假说借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得很好．1、能量子四、普朗克能量子假说3．能量量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量.

普朗克在1900年把“能量子”引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。

能量量子经典n为量子数，它只取正整数——能量量子化振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值E的整数倍。E叫能量子，简称量子2．能量子的大小：h=6.6310-34焦耳.秒。----普朗克常数

意义：（阅读书本）

Planck抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射