一切物体中的原子和分子都要受热激发而发射各种波长的

1、1 一切物体中的原子和分子都要受热激发而发射一切物体中的原子和分子都要受热激发而发射各种波长的电磁波，其辐射的功率和波长取决于物各种波长的电磁波，其辐射的功率和波长取决于物体的温度，称为体的温度，称为热辐射热辐射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1400K800K1000K1200K原子不同，辐射的颜色也不同原子不同，辐射的颜色也不同锶锶(Sr) 铷铷(Rb) 铜铜(Cu) ，T15-1 15-1 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 热辐射热辐射21. 绝对黑体绝对黑体模型：模型：空腔小孔空腔小孔物体发射能量的同时，物体发射能量的同时，又吸收其它物体的辐射

2、能。又吸收其它物体的辐射能。发射发射 = = 吸收时，物体温度不变吸收时，物体温度不变 热平衡热平衡 （动态平衡）（动态平衡） 能全部吸收入能全部吸收入射辐射能的物体射辐射能的物体绝热不绝热不透明透明3黑体是理想模型黑体是理想模型黑体：黑体： 能全部吸收入射辐射能的物体能全部吸收入射辐射能的物体模型：模型：空腔小孔空腔小孔42 2、黑体黑体辐射辐射： 物体吸收辐射能同时，物体吸收辐射能同时，又要又要向外辐射能量。向外辐射能量。53 、 热辐射的基本物理量热辐射的基本物理量（1）单色单色辐辐射射出出射射度：度：)(TM单位单位：3mW- - 物体在物体在单位时间，单位单位时间，单位表面积表面积，

3、波长，波长附近附近单位波单位波长长内辐射的电磁波能量内辐射的电磁波能量.)(TM绝热不透明绝热不透明T=1700K)(TM0黑体辐射曲线：波长范围很宽黑体辐射曲线：波长范围很宽（某一波长的辐射能量）（某一波长的辐射能量）6单位：单位：12HzmW- - -（1）单色辐射单色辐射出射度：出射度：T=1700K)(TM0)(TM)(TM （某一（某一波长波长的辐射能量）的辐射能量）)(TM （某一（某一频率频率的辐射能量）的辐射能量）7（2）辐辐射射出出射射度：度：（总总辐射出射度）辐射出射度） 单位时间，单位面积上所辐射出的单位时间，单位面积上所辐射出的各种各种频率（或各种波长）频率（或各种波长

4、）的电磁波的能量总和的电磁波的能量总和.0d)()(TMTM0d)()(TMTM（1）单色辐射单色辐射出射度：出射度：)(TM （某一（某一波长波长的辐射能量）的辐射能量）)(TM （某一（某一频率频率的辐射能量）的辐射能量）)(TMT=1700K)(TM081 斯特藩斯特藩 玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律 （热力学）（热力学）40d)()(TTMTM428KmW10670. 5斯特藩斯特藩玻尔兹曼常量玻尔兹曼常量总辐出度总辐出度式中式中O 1000 20001.0 )mW10/()(314TMnm/可见光区可见光区3000K3000K6000K6000Km0.5二、二、 热辐射定律热辐射定律92、

5、 维恩位移定律维恩位移定律bT mKm10898. 23b常量常量峰值波长峰值波长O 1000 20001.0 )mW10/()(314TMnm/可见光区可见光区3000K3000K6000K6000Km0.510O 1000 20000.5 )mW10/()(314TMnm/可见光区可见光区3000K3000K6000K6000Km1.01、 黑体辐射的实验规律黑体辐射的实验规律三、三、 经典物理的困难经典物理的困难2、 经典物理的困难经典物理的困难11瑞利瑞利金斯公式金斯公式)HzmW10/()(-1-29TM Hz10/14 瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式实验曲线实验曲线k2000T

6、*kTcTM222)( 紫外灾难紫外灾难频率越高，相差越大频率越高，相差越大紫紫 红红 : 4000 7000 : 7.69 1014Hz 3.95 1014Hz2、 经典物理的困难经典物理的困难经典物理不能解经典物理不能解释黑体辐射曲线释黑体辐射曲线12普朗克（普朗克（1858- -1947） 德国理论物理学家，量子论的德国理论物理学家，量子论的奠基人奠基人. 1900年他在德国物理学年他在德国物理学会上，宣读了以会上，宣读了以关于正常光谱关于正常光谱中能量分布定律的理论中能量分布定律的理论为题的为题的 论文论文. 劳厄称这一劳厄称这一 天是天是“量子论量子论的的 诞生日诞生日”.量子论量子

7、论 和相对论构成了近代物理学的研究和相对论构成了近代物理学的研究 基础基础.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13 （1）、黑体腔壁中的电子振动可视为谐振子，黑体腔壁中的电子振动可视为谐振子，1、 普朗克普朗克能量子假设能量子假设（1900年）年）), 3 , 2 , 1(量子数nnh 是是分立的分立的，只能取某一最小能量的整数倍，只能取某一最小能量的整数倍，即即 ，2 ，3 . n , h称为称为能量子能量子，sJ1063. 634h普朗克恒量普朗克恒量：振子的频率可连续取值经典物理221kAE （2）、谐振子的能量谐振子的能量h1h3h2h4141ed2d)(

8、/32kThchTM2、 普朗克黑体辐射公式普朗克黑体辐射公式o 1 2 3 6Hz10/14)HzmW10/()(1-29TM2 4实验值实验值*k2000T普朗克公式的理论曲线普朗克公式的理论曲线用玻尔兹曼用玻尔兹曼统计代替能统计代替能量均分定理量均分定理153.普朗克能量子假设的意义普朗克能量子假设的意义 导出与实验曲线吻合的黑体辐射导出与实验曲线吻合的黑体辐射公式，解决了黑体辐射的困难。公式，解决了黑体辐射的困难。 提出了能量量子化的新思想，指提出了能量量子化的新思想，指出了经典物理学能量连续的不足。出了经典物理学能量连续的不足。 普朗克恒量普朗克恒量 h 已经成为物理学中最基本、最重

9、已经成为物理学中最基本、最重要的常数之一。要的常数之一。1918年年 诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖16小结：普朗克能普朗克能量子假设量子假设（1900年）年）), 3 , 2 , 1(量子数nnhh称为称为能量子能量子，sJ1063. 634h普朗克恒量普朗克恒量 是是分立的分立的： 谐振子的能量谐振子的能量h1h3h2h417 （2）当量子数由当量子数由 增加到增加到 时，振时，振幅的变化是多少？幅的变化是多少？n1n 例例2 设一音叉尖端质量为设一音叉尖端质量为0.050kg ，将其频，将其频率调到率调到 ，振幅，振幅 .求求mm0 . 1A480Hz=（1）尖端振动的量子数；尖端振动的量子数

10、； 解解（1）J227. 0)2(21212222AmAmE18nhE 291013. 7hEn基元能量基元能量J1018.331h（2）mnhmEA222222nhE nmhAAd2d22192AnnA1nm1001. 734A 在宏观范围内，能量量子化的效应是在宏观范围内，能量量子化的效应是极不明显的，即宏观物体的能量完全可视极不明显的，即宏观物体的能量完全可视作是连续的作是连续的.20nm9890nm29310898.231mTb解解 （1）由维恩位移定律由维恩位移定律 例例1（1）温度为温度为 的黑体，其单色辐的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？出度的峰值所对应的波长是多少？( (2) )太阳的太阳的单色辐出度的峰值波长单色辐出度的