大學(xué)物理 黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)_第1頁
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文檔簡介

1、 量子概念是 1900 年普朗克首先提出,距今已有 100 多年的歷史. 其間,經(jīng)過愛因斯坦、玻爾、德布羅意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力,到 20 世紀 30 年代,就建立了一套完整的量子力學(xué)理論.1一 熱輻射1 熱輻射的基本概念和基本定律 (1)單色輻射出射度 單位時間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出的頻率在 附近單位頻率區(qū)間內(nèi)的電磁波的能量.單位:單位:2(2)輻射出射度 單位時間,單位面積上所輻射出的各種頻率(或各種波長)的電磁波的能量總和.30 2 4 6 8 10 1221210468太陽鎢絲可見光區(qū) 太陽 鎢絲鎢絲和太陽的單色輻出度曲線4入射吸收反射透射(3)單色吸

2、收比和單色反射比 單色吸收比(T ) : 在波長 到 范圍內(nèi)吸收的能量與入射的能量之比.5對于不透明物體 (T ) + r(T )=1入射吸收反射透射 在波長 到 范圍內(nèi)反射的能量與入射能量之比. 單色反射比r(T ) :6(4)黑體 黑體是理想模型 若物體在任何溫度下,對任何波長的輻射能的吸收比都等于1, 則稱此物體為黑體.7 任何物體單色輻出度 M(T ) 和單色吸收比 (T )之比,等于同一溫度 T 時的絕對黑體對同一波長的單色輻出度MB( ,T ) , 即(5) 基爾霍夫定律通俗地講,好的吸收體是好的輻射體.890 1 000 2 0000.5 可見光區(qū)3 000 K6 000 K黑體

3、單色輻出度的實驗曲線1.0二 黑體輻射的實驗規(guī)律101 斯特藩 - 玻耳茲曼定律斯特藩 - 玻耳茲曼常量總輻出度式中0 1 000 2 0001.0 可見光區(qū)3 000 K6 000 K0.5112 維恩位移定律常量 峰值波長0 1 000 2 0001.0 可見光區(qū)3 000 K6 000 K12解(1)由維恩位移定律 例1(1)溫度為 的黑體,其單色輻出度的峰值所對應(yīng)的波長是多少?(2)太陽的單色輻出度的峰值波長 ,試由此估算太陽表面的溫度.(3)以上兩輻出度之比為多少? 13(2)(3)由斯特藩 - 玻耳茲曼定律由維恩位移定律14三 瑞利 - 金斯公式 經(jīng)典物理的困難0 1 2 3 62

4、 4瑞利 - 金斯公式瑞利 - 金斯公式紫外災(zāi)難實驗曲線*T = 2 000 K15普朗克(1858 1947) 德國理論物理學(xué)家,量子論的奠基人. 1900年他在德國物理學(xué)會上,宣讀了以關(guān)于正常光譜中能量分布定律的理論為題的 論文. 勞厄稱這一 天是“量子論的 誕生日”.量子論 和相對論構(gòu)成了近代物理學(xué)的研究 基礎(chǔ).16四 普朗克假設(shè) 普朗克黑體輻射公式1 普朗克黑體輻射公式普朗克常數(shù)170 1 2 3 6瑞利 - 金斯公式2 4普朗克公式的理論曲線實驗值*實驗值與普朗克公式理論曲線比較T = 2 000 K18 黑體中的分子、原子的振動可看作諧振子,這些諧振子的能量狀態(tài)是分立的,相應(yīng)的能量是某一最小能量的整數(shù)倍,即 ,2 ,3 , n , 稱為能量子,n 為量子數(shù).2 普朗克量子假設(shè) 普朗克量子假設(shè)是量子力學(xué)的里程碑. 19 (2)當量子數(shù)由 增加到 時,振幅的變化是多少? 例2 設(shè)一音叉尖端質(zhì)量為 0.050 kg ,將其頻率調(diào)到 ,振幅 .求(1)尖

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