大學(xué)物理黑體輻射普朗克能量子假設(shè)PPT文檔資料

1、第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1 量子概念是量子概念是 1900 1900 年普朗克首先提出，年普朗克首先提出，距今已有距今已有 100 多年的歷史多年的歷史. 其間，經(jīng)過愛其間，經(jīng)過愛因斯坦、玻爾、德布羅意、玻恩、海森伯、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)新努薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到力，到 20 20 世紀(jì)世紀(jì) 30 30 年代，就建立了一套年代，就建立了一套完整的量子力學(xué)理論完整的量子力學(xué)理論.第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 1

2、5-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版2一一 熱輻射熱輻射1 熱輻射的基本概念和基本定律熱輻射的基本概念和基本定律 （1）單色輻射出射度單色輻射出射度 單位時間內(nèi)從物單位時間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出的頻率在體單位表面積發(fā)出的頻率在 附近單位頻率附近單位頻率區(qū)間內(nèi)的電磁波的能量區(qū)間內(nèi)的電磁波的能量.單位：單位：)(tm3mw- -單位：單位：12hzmw- - -)(tm第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版3（2）輻射出射度輻射出射度 單位時間，單位面積上所輻射出

3、的各種單位時間，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頻率（或各種波長）的電磁波的能量總和.0d)()(tmtm0d)()(tmtm第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版40 2 4 6 8 10 12hz10/1421210468)/(128hzmw10tm太陽太陽)/(129hzmw10-tm鎢絲鎢絲k 800 5t可見可見光區(qū)光區(qū) 太陽太陽 鎢絲鎢絲鎢絲和太陽的單色輻出度曲線鎢絲和太陽的單色輻出度曲線第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克

4、能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5（3 3）黑體）黑體 黑體是理想黑體是理想模型模型 若物體在任何溫度下，對任何波長的輻若物體在任何溫度下，對任何波長的輻射能的吸收比都射能的吸收比都等于等于1， 則稱此則稱此物體為黑體物體為黑體.第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版60 1 000 2 0000.5 )mw10/()(314tmnm/可見光區(qū)可見光區(qū)3 3 000000 k k6 6 000000 k km黑黑體體單單色色輻輻出出度度的的實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)曲曲線線1.0二二 黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律黑

5、體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版71 斯特藩斯特藩 - - 玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律40d)()(ttmtm428km w10670. 5斯特藩斯特藩 - - 玻耳茲曼常量玻耳茲曼常量總輻出度總輻出度式中式中0 1 000 2 0001.0 )mw10/()(314tmnm/可見光區(qū)可見光區(qū)3 3 000000 k k6 6 000000 k km0.5第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版82

6、 維恩位移定律維恩位移定律bt mkm 10898. 23b常量常量 峰值波長峰值波長0 1 000 2 0001.0 )mw10/()(314tmnm/可見光區(qū)可見光區(qū)3 3 000000 k k6 6 000000 k km第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版9nm 890 9nm29310898.231mtb解解 （1）由維恩位移定律由維恩位移定律 例例1（1）溫度為溫度為 的黑體，其單色輻的黑體，其單色輻出度的峰值所對應(yīng)的波長是多少？出度的峰值所對應(yīng)的波長是多少？( (2) )太陽的太陽的單色輻

7、出度的峰值波長單色輻出度的峰值波長 ，試由，試由此估算太陽表面的溫度此估算太陽表面的溫度.（3）以上兩輻出度以上兩輻出度之比為多少？之比為多少？ c20nm 483m第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版105412121076. 1)()()(tttmtm（2）（3）由由斯特藩斯特藩 - - 玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律k 000 6k1048310898.293m2bt由維恩位移定律由維恩位移定律第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)

8、物理學(xué)第五版第五版11三三 瑞利瑞利 - 金斯公式金斯公式 經(jīng)典物理的困難經(jīng)典物理的困難)hzmw10/()(-1-29tm0 1 2 3 6hz10/142 4瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式ktctm222)( 瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式紫外災(zāi)難紫外災(zāi)難實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線*t = 2 000 k第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版12四四 普朗克假設(shè)普朗克假設(shè) 普朗克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式1ed2d)(/32kthchtm1 普朗克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式sj1063.634h

9、普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版130 1 2 3 6hz 10/14)hzmw10/()(1-29tm瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式2 4普朗克公式的理論曲線普朗克公式的理論曲線實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值*實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)值值與與普普朗朗克克公公式式理理論論曲曲線線比比較較t = 2 000 k第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版14 黑體中的分子、原子的振動可看作諧振黑體中的分子、原子的振動可看作諧振子

10、，這些諧振子的能量狀態(tài)是分立的，相應(yīng)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，即的能量是某一最小能量的整數(shù)倍，即 ，2 ，3 ， n , 稱為能量子，稱為能量子，n 為量子數(shù)為量子數(shù).2 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)), 3 , 2 , 1(nnh 普朗克量子假設(shè)是量子力學(xué)的里程碑普朗克量子假設(shè)是量子力學(xué)的里程碑. 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版15 （2）當(dāng)量子數(shù)由當(dāng)量子數(shù)由 增加到增加到 時，振時，振幅的變化是多少？幅的變化是多少？n1n 例例2 設(shè)一音叉尖端質(zhì)量為設(shè)一音叉尖端質(zhì)量為 0.050 kg ，將，將其頻率調(diào)到其頻率調(diào)到 ，振幅，振幅 .求求mm 0 . 1ahz 480（1）尖端振動的量子數(shù)；尖端振動的量子數(shù)； 解解（1）j 227. 0)2(21212222amame第十五章第十五章 量子物理量子物理15-1 15-1 黑體輻射黑體輻射 普朗克能量子假設(shè)普朗克能量子假設(shè)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版16nhe 291013. 7hen基元能量基元能量j1018.331h（2）mnhmea222222nhe nmha