OPTICS光學(xué)第七章第七章

光的量子性第七章

光的量子性7.3

光的波粒二象性7.2

光的粒子性及其實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)7.1

黑體輻射7-1-1/12§7.1黑體輻射7.1.1

兩種不同形式的輻射輻射——物體向外發(fā)出、放射能量，能量轉(zhuǎn)移的一種形式種類：電致發(fā)光(霓虹燈)

光致發(fā)光(日光燈)

化學(xué)發(fā)光(螢火蟲)

陰極射線致發(fā)光(陰極射線管)

熱致發(fā)光(食鹽在火焰中發(fā)鈉黃光)等§7.1

黑體輻射一.發(fā)光與物體原子（分子）內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化相聯(lián)系的輻射形式叫發(fā)光.例如，原子受某種能量激勵(lì)到激發(fā)態(tài)，再回到較低能態(tài)時(shí)發(fā)出輻射7-1-2/12一般是線、帶狀譜是熱量傳遞的一種方式輻射源，輻射場(chǎng)，場(chǎng)中存在各種頻率、向各方向傳播的電磁波一般輻射吸收同時(shí)存在注意：1.只要T>0K,不管周圍環(huán)境如何，任何物體都有熱輻射

2.熱輻射為連續(xù)譜，發(fā)光一般是線、帶狀譜7.1.1兩種不同形式的輻射二.熱輻射起因：物體內(nèi)部分子、原子具有熱運(yùn)動(dòng)（或具有一定溫度）輻射形式是電磁波，連續(xù)譜.

輻射中原子、分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生變化物體溫度>環(huán)境溫度輻射>吸收放出能量物體溫度<環(huán)境溫度輻射<吸收吸收能量物體溫度=環(huán)境溫度輻射=吸收熱平衡7-1-3/127.1.2基爾霍夫熱輻射定律7.1.2

基爾霍夫熱輻射定律是熱輻射基本定律之一.為說明該定律，先引進(jìn)幾個(gè)描述輻射的物理量一.與輻射場(chǎng)有關(guān)的幾個(gè)物理量1.輻射場(chǎng)的能量密度U及其譜密度u(

)U：輻射場(chǎng)中單位體積內(nèi)（各種頻率）的總輻射能,J/m3u(

)：輻射場(chǎng)中單位體積內(nèi)

附近單位頻率間隔中的輻射能,J/m3·Hz××量的譜密度又稱光譜××量顯然7-1-4/120U2.

輻射通量Φ及其譜密度

(

)Φ：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過某一截面的輻射能，即通過某一截面的輻射功率,W

(

)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過某一截面

附近單位頻率間隔中的光譜輻射通量,W/Hz3.輻射源的輻射出射度（輻出度）R及其譜密度r(

)R：輻射源單位表面積發(fā)出的輻射通量,W/m2r(

)：光譜輻出度,W/m2·Hz7.1.2

基爾霍夫熱輻射定律7-1-5/127.1.2

基爾霍夫熱輻射定律4.物體的輻照度E

及其譜密度e(

)E：照射到物體單位表面積上的輻射通量,W/m2e(

)：光譜輻照度,W/m2·Hz5.吸收率A

及其譜密度a(

)物體所吸收的輻射通量照射到物體上的輻射通量A=無量綱（完全不吸收）0

A、a(

)

1（完全吸收）a(

)：光譜吸收率無量綱7-1-6/127.1.2

基爾霍夫熱輻射定律二.基爾霍夫熱輻射定律1.公式總輻出度大的物體，其總的吸收率也大;光譜輻出度大的物體，其光譜吸收率也大，即物體對(duì)某波長(zhǎng)輻射本領(lǐng)大，則對(duì)該波長(zhǎng)吸收本領(lǐng)也大.2.意義7-1-7/127.1.2

基爾霍夫熱輻射定律常溫下輻射占次要地位,反射占主要地位.白底亮黑三角暗.高溫下輻射占主要地位，黑漆吸收率高輻射本領(lǐng)也強(qiáng)，故白底暗黑三角亮.驗(yàn)證:瓷盤實(shí)驗(yàn)白瓷面吸收率低反射率高黑漆吸收率高反射率低現(xiàn)象常溫高溫解釋7-1-8/12白瓷盤上涂黑漆三角7.1.2

基爾霍夫熱輻射定律3.證明因平衡時(shí)腔內(nèi)輻射場(chǎng)均勻、穩(wěn)定、各向同性，即

e處處相同:輻射場(chǎng)的光譜輻照度所以這樣也證明了普適函數(shù)考慮所有波長(zhǎng)的輻射即得絕熱腔中各物體經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間后達(dá)到熱平衡T.各物體在單位時(shí)間內(nèi)單位表面積輻射能量等于吸收能量，用光譜量表示即為7-1-9/127.1.3

黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律7.1.3

黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律一.絕對(duì)黑體（黑體）定義：

即在任何溫度下可將照射于其上的任何頻率的輻射全部吸收的物體—理想模型.

近似模型:空腔上小孔對(duì)黑體即稱為黑體輻射譜，即基爾霍夫熱輻射定律中的普適函數(shù).注意：反射和輻射的區(qū)別.

黑體不反射能量，但輻射能量;

而且由基爾霍夫熱輻射定律知，在同樣條件下，它的輻