物理期末复习18-1热辐射

固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。§18-1热辐射普朗克的量子假设固体在温度升高时颜色的变化1400K物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度。800K1000K1200K1.热辐射现象2.基尔霍夫辐射定律

单色辐出度与物体的温度和辐射波长有关。单色辐出度：单位时间内，温度为T的物体单位面积上发射的波长在到范围内的辐射能量与波长间隔的比值，用表示。基尔霍夫辐射出射度:单位时间内，从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为物体的辐射出射度，简称辐出度。辐出度只是物体温度的函数。单色吸收比和单色反射比:被物体吸收的能量与入射能量之比称为吸收比,在波长到范围内的吸收比称为单色吸收比,用表示;反射的能量与入射能量之比称为反射比,波长到范围内的反射比称为单色反射比,用表示。绝对黑体: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,则称该物体为绝对黑体,简称黑体。基尔霍夫辐射定律基尔霍夫辐射定律:在同样的温度下,各种不同物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比之比值都相等,并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐出度。即好的吸收体也是好的辐射体。基尔霍夫辐射定律(重点)3.黑体辐射实验规律

不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。黑体模型

研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。1700K1500K1300K1100K012345绝对黑体的辐出度按波长分布曲线实验曲线黑体辐射实验规律辐射出射度

黑体的总辐出度(面积)与黑体的绝对温度四次方成正比：（1）斯特藩-玻耳兹曼定律根据实验得出黑体辐射的两条定律：热辐射的功率随着温度的升高而迅速增加。斯特藩常数黑体辐射实验规律(重点)

对于给定温度T，黑体的单色辐出度有一最大值,其对应波长为。

热辐射的峰值波长随着温度的增加而向着短波方向移动。（2）维恩位移定律黑体辐射实验规律(重点)维恩经验公式问题：如何从理论上找到符合实验曲线的函数式4.普朗克量子假设

这个公式与实验曲线波长短处符合得很好，但在波长很长处与实验曲线相差较大。瑞利--金斯经验公式

这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近，但在短波区，按此公式，将随波长趋向于零而趋向无穷大的荒谬结果，即“紫外灾难”。

维恩公式和瑞利-金斯公式都是用经典物理学的方法来研究热辐射所得的结果，都与实验结果不符，明显地暴露了经典物理学的缺陷。黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。普朗克量子假设

为了解决上述困难，普朗克利用内插法将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利-金斯公式衔接起来，提出了一个新的公式：普朗克常数

这一公式称为普朗克公式。它与实验结果符合得很好。普朗克量子假设o实验值/μm维恩线瑞利--金斯线紫外灾难普朗克线12345678普朗克量子假设普朗克公式还可以用频率表示为：

普朗克得到上述公式后意识到，如果仅仅是一个侥幸揣测出来的内插公式，其价值只能是有限的。必须寻找这个公式的理论根据。他经过深入研究后发现：必须使谐振子的能量取分立值，才能得到上述普朗克公式。普朗克量子假设

能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε