2022-2023學年高二物理競賽課件：熱輻射+普朗克能量子假設

熱輻射普朗克能量子假設

熱輻射普朗克能量子假設主要內(nèi)容：1.熱輻射現(xiàn)象2.黑體輻射的規(guī)律3.普朗克公式和能量量子化假設圖為第一屆索爾威國際物理會議.在這次會議上，普朗克作了量子假說用于輻射理論的報告，他身后的黑板上寫的就是普朗克公式.（圖中左起坐者：能斯脫、布里淵、索爾威、洛倫茲、瓦伯、佩蘭、維恩、居里夫人、彭加勒；站立者：哥茨米特、普朗克、魯本斯、索末菲、林德曼、莫里斯

德布羅意、克努曾、海申諾爾、霍斯特勒、赫森、金斯、盧瑟福、卡末林-昂內(nèi)斯、愛因斯坦、朗之萬）熱輻射:

由溫度決定的物體的電磁輻射。熱輻射現(xiàn)象人頭部各部分溫度不同，因此它們的熱輻射存在差異，這種差異通過熱像儀轉(zhuǎn)換成可見光圖像.（人頭部熱輻射像）單色輻射出射度（單色輻出度）：一定溫度

T

下，物體單位面元在單位時間內(nèi)發(fā)射的波長在

~

+d

內(nèi)的輻射能dM

與波長間隔d

的比值

輻出度：物體(溫度T)單位表面在單位時間內(nèi)發(fā)射的輻射能，為

溫度越高，輻出度越大.另外，輻出度還與材料性質(zhì)有關.

說明物體輻射電磁波的同時，也吸收電磁波.物體輻射本領越大，其吸收本領也越大.平衡熱輻射:輻射和吸收達到平衡時，物體的溫度不再變化，此時物體的熱輻射稱為平衡熱輻射.室溫高溫（白底黑花瓷片）不輻射可見光時，黑花吸收大，反射少所以暗輻射可見光時，黑花吸收大，輻射大所以變亮

通有電流的燈絲通有電流的電爐絲熱輻射頻譜分布曲線不同溫度的鉚釘(4)物體的輻射本領與溫度、材料有關；輻射本領越大，吸收本領也越大.總結(jié)：(熱輻射的特點)(1)連續(xù)；(2)頻譜分布隨溫度變化；(3)溫度越高,輻射越強；黑體輻射的規(guī)律能全部吸收各種波長的輻射且不反射和透射的物體.黑體輻射的特點:

與同溫度其它物體的熱輻射相比，黑體熱輻射本領最強煤煙約99%黑體模型黑體熱輻射溫度材料性質(zhì)

絕對黑體(黑體)：黑體輻射的規(guī)律:1.斯特藩—玻耳茲曼定律式中輻出度與

T

4

成正比.2.維恩位移定律峰值波長

m

與溫度

T

成反比0.51.01.52.01050MB

(10-7

×W/m2·

m)

(m)可見光5000K6000K3000K4000K

應用:

測溫...太陽表面溫度

Mλ輻出度測得太陽光譜的峰值波長在綠光區(qū)域，為

m

=0.47m.試估算太陽的表面溫度和輻出度.例太陽不是黑體，所以按黑體計算出的

Ts

不是太陽的實際溫度；M

B

(T)

高于實際輻出度.說明解0

一個日地模型：真空中的兩個黑體球.測得太陽輻射譜中的峰值波長為

m

=0.49m.

地球上大氣和海洋有效的傳熱把地球調(diào)節(jié)成為一個表面溫度均勻的球.已知地球和太陽的半徑分別是Re=6

106m

，Rs=7

108m

，日—地距離為d=1.5

1011m.設太陽的平均溫度為Ts，由維恩位移定律有地球接受太陽的輻射大致為地球自身的輻射為不計地球內(nèi)熱源，能量平衡要求解例地球的溫度.求電磁波

普朗克能量子假設

若諧振子頻率為v

，則其能量是

hv,2hv,3hv,…,nhv,…

首次提出微觀粒子的能量是量子化的，打破了經(jīng)典物理學中能量連續(xù)的觀念.普朗克常數(shù)h=6.626×10-34J·s

腔壁上的原子(諧振子)