15-1 黑體輻射 普朗克能量子假設(shè) 3

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(jì) 30 年代，就建立了一套完整的量子力學(xué)理論.1一 黑體 黑體輻射1 熱輻射的基本概念 （1）單色輻射出射度 單位時(shí)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：熱輻射現(xiàn)象 任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波長的分布都與溫度有關(guān)。2（2）輻射出射度 單位時(shí)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

2、 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 2 黑體 黑體是理想模型 若物體在任何溫度下，能吸收一切外來的電磁輻射，則稱此物體為黑體.（絕對黑體）560 1 000 2 0000.5 可見光區(qū)黑體單色輻出度的實(shí)驗(yàn)曲線1.0二 黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律6 000 K3 000 K71 斯特藩 - 玻耳茲曼定律斯特藩 - 玻耳茲曼常數(shù)總輻出度式中0 1 000 2 0001.0 可見光區(qū)0.56 000 K3 000 K82 維恩位移定律常量 峰值波長0 1 000 2 0001.0 可見光區(qū)0.56 000 K3 000 K9解（1）由維恩位移定律 例1（1）

3、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？ 10（2）（3）由斯特藩 - 玻耳茲曼定律由維恩位移定律11維恩公式： 瑞利-金斯公式： 4012356789維恩線瑞利-金斯線12瑞利 - 金斯公式 經(jīng)典物理的困難0 1 2 3 62 4瑞利 - 金斯公式紫外災(zāi)難實(shí)驗(yàn)曲線*T = 2 000 K13普朗克（1858 1947） 德國理論物理學(xué)家，量子論的奠基人. 1900年12月14日他在德國物理學(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， 提出了能量的量子 化假設(shè). 勞厄稱這

4、 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).14四 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)150 1 2 3 6瑞利 - 金斯公式2 4普朗克公式的理論曲線實(shí)驗(yàn)值*實(shí)驗(yàn)值與普朗克公式理論曲線比較T = 2 000 K16 黑體中的分子、原子的振動(dòng)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. 17 （2）當(dāng)量子數(shù)由 增加到 時(shí)，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）尖端振動(dòng)的量子數(shù)； 解（1）18基元能量（2）19 在宏觀范圍內(nèi)，能量量子化的效應(yīng)是極不明顯的，即宏觀物體的能量完全可視作是連續(xù)的.20M.V.普朗克 研究輻射的量子理論，發(fā)現(xiàn)基本量子，提出能量量子化的假設(shè)1918諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)21本章目錄選擇進(jìn)入下一節(jié)：15-1 黑體輻射 普朗克能量子假