高二物理競賽：黑體輻射 普朗克量子假說 課件

1一、熱輻射絕對黑體輻射定律1.熱輻射物體在不同溫度下發(fā)出的各種電磁波的能量按波長的分布隨溫度而不同的電磁輻射單色輻射本領(lǐng)（單色輻出度）波長為的單色輻射本領(lǐng)是指單位時(shí)間內(nèi)從物體的單位面積上發(fā)出的波長在附近單位波長間隔所輻射的能量?！?2.1黑體輻射普朗克量子假說dM表示單位時(shí)間內(nèi)，表面單位面積上所發(fā)射的波長在到

+d范圍內(nèi)的輻射能.2SI制中單位為瓦特·米－3(W·m－3).

單位時(shí)間內(nèi)從物體表面單位面積上所發(fā)射的各種波長的總輻射能稱為物體的輻射出射度(簡稱輻出度).M

(T)只是溫度T的函數(shù)單位是W·m-2

2.黑體輻射能完全吸收照射到它上面的各種波長的光的物體

絕對黑體單色輻射本領(lǐng)按波長分布曲線31100K1300K1500K1700K(?)MB(T)20003000斯特藩—玻耳茲曼定律曲線與橫軸圍的面積=5.67×10-8W·m-2·K-4斯特藩常量4

維恩位移定律峰值波長b＝2.897×10-3

m·K，維恩常量當(dāng)絕對黑體的溫度升高時(shí)，單色輻射出射度最大值向短波方向移動(dòng)。5二、普朗克量子假設(shè)和普朗克公式1900年，普朗克從理論上推導(dǎo)出一個(gè)與實(shí)驗(yàn)符合得非常好的公式c—光速,k—玻爾茲曼恒量為推導(dǎo)出這個(gè)公式，普朗克作了如下兩條假設(shè)(1)黑體是由帶電諧振子組成，這些諧振子輻射電磁波，并和周圍的電磁場交換能量。(2)這些諧振子能量不能連續(xù)變化，只能取一些分立值，是最小能量

的整數(shù)倍,這個(gè)最小能量稱為能量子。,2

，3

，…，n

，…

=hv稱為能量子6h=6.6260755×10-34J·s普朗克常數(shù)普朗克公式的得出，是理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的典范。打破“一切自然過程能量都是連續(xù)的”經(jīng)典看法敲開量子力學(xué)的大門

普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)7§12.2光的量子性一.光電效應(yīng)愛因斯坦方程

光照射到金屬表面時(shí)，有電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象。GVGDKA光

光電效應(yīng)中產(chǎn)生的電子稱為“光電子”。光電子由K飛向A，回路中形成光電流。81.實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)伏安特性曲線Is2Is1-UaU光強(qiáng)I

較強(qiáng)光強(qiáng)I

較弱(1)存在飽和光電流Is

單位時(shí)間內(nèi)從陰極逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比.(2)存在遏止電勢差

存在紅限頻率遏止電勢差與入射光的頻率成線性關(guān)系。0UaCsNak:普適常數(shù),與金屬材料無關(guān)U0:同一金屬材料是一個(gè)常量，不同金屬不同90稱為這種金屬的紅限頻率(截止頻率)

。

對于給定的金屬，當(dāng)照射光頻率小于金屬的紅限頻率，則無論光的強(qiáng)度如何，都不會產(chǎn)生光電效應(yīng)。(3)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論光強(qiáng)如何微弱，從光照射到光電子出現(xiàn)延遲時(shí)間不超過10－9

s。102.光電效應(yīng)的理論解釋愛因斯坦光子理論光在空間傳播時(shí)，也具有粒子性.一束光是一束以光速c運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些粒子稱為光量子，簡稱為光子.每一個(gè)光子的能量就是=hv

，不同頻率的光子具有不同的能量.根據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換律:W為逸出功或愛因斯坦光電效應(yīng)方程11對光電效應(yīng)的解釋(1)光電流隨光強(qiáng)增加而增加因?yàn)楣鈴?qiáng)光子數(shù)N電子數(shù)Ne光電流(2)存在遏止電勢差(紅限頻率)(3)足夠大光子的能量hv，能被電子立刻吸收12光電效應(yīng)的應(yīng)用測量普朗克常數(shù)h1916年,密立根（R.A.Milikan）做了精確的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，利用Ua—的直線斜率K，定出

h=6.5610-34J.s。有聲電影、電視、閃光計(jì)數(shù)器、自動(dòng)控制中都有著重要作用愛因斯坦(1879—1955)由于對光電效應(yīng)的理論解釋和對理論物理學(xué)的貢獻(xiàn)，獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)133.光的波粒二象性描述光的波動(dòng)性：波長，頻率描述光的粒子性：能量，動(dòng)量P光子的能量光子無靜質(zhì)量m0=0光子的動(dòng)量光具有波粒二象性14例:根據(jù)圖示確定以下各量(1)鈉的紅限頻率v0(2)普朗克常數(shù)h(3)鈉的逸出功A鈉的截止電壓與入射光頻關(guān)系4.396.01000.652.20v(10