第十章黑体辐射与光的量子性 黑体辐射的实验定律 Plank的分立谐振子假设 Einstein的光量子模型
第十章 黑体辐射与光的量子性 黑体辐射的实验定律 Plank的分立谐振子假设 Einstein的光量子模型
§10.1光的量子性 寻找以太的 热辐射的 零结果? 紫外灾难 物理世界上空的两朵乌云 ◆经典物理无法解释的实验现象 黑体辐射的规律 ◆二、光电效应
§10.1 光的量子性 经典物理无法解释的实验现象 一、黑体辐射的规律 二、光电效应 热辐射的 紫外灾难 物理世界上空的两朵乌云
历史回顾 ◆十九世纪末期,物理学各个分支的发展都已 日臻完善,并不断取得新的成就 ◆首先在牛顿力学基础上,哈密顿和拉格朗日 等人建立起来的分析力学,几乎达到无懈可 击的地步,海王星的发现充分表明了牛顿力 学是完美无缺的 ◆其次,通过克劳修斯、玻耳兹曼和吉布斯等 人的巨大努力,建立了体系完整而又严密的 热力学和统计力学,并且应用越来越广泛
历史回顾 十九世纪末期，物理学各个分支的发展都已 日臻完善，并不断取得新的成就。 首先在牛顿力学基础上，哈密顿和拉格朗日 等人建立起来的分析力学，几乎达到无懈可 击的地步，海王星的发现充分表明了牛顿力 学是完美无缺的。 其次，通过克劳修斯、玻耳兹曼和吉布斯等 人的巨大努力，建立了体系完整而又严密的 热力学和统计力学，并且应用越来越广泛
◆由安培、法拉第和麦克斯韦等人对电磁现象 进行的深入而系统的研究,为电动力学奠定 了坚实的基础,特别是由麦克斯韦的电磁场 方程组预言了电磁波的存在,随即被赫兹的 实验所证实。 ◆后来又把牛顿、惠更斯和菲涅耳所建立的光 学也纳入了电动力学的范畴
由安培、法拉第和麦克斯韦等人对电磁现象 进行的深入而系统的研究，为电动力学奠定 了坚实的基础，特别是由麦克斯韦的电磁场 方程组预言了电磁波的存在，随即被赫兹的 实验所证实。 后来又把牛顿、惠更斯和菲涅耳所建立的光 学也纳入了电动力学的范畴
◆当时许多著名的物理学家都认为物理学的基 本规律都已被发现,今后的任务只是把物理 学的基本规律应用到各种具体问题上,并用 来说明各种新的实验事实而已 开耳文在一篇于1900年发表的瞻望二十世纪 物理学发展的文章中也说:“在已经基本建 成的科学大厦中,后辈物理学家只需要做 些零星的修补工作就行了
当时许多著名的物理学家都认为物理学的基 本规律都已被发现，今后的任务只是把物理 学的基本规律应用到各种具体问题上，并用 来说明各种新的实验事实而已。 开耳文在一篇于1900年发表的瞻望二十世纪 物理学发展的文章中也说：“在已经基本建 成的科学大厦中，后辈物理学家只需要做一 些零星的修补工作就行了
◆不过他接着又指出:“但是在物理晴朗天空 的远处,还有两朵小小令人不安的乌云”。 ◆一个是热辐射现象中的紫外灾难, ◆另一个是否定绝对时空观的迈克尔逊一莫雷 实验。 ◆事实上还有第三朵小小的乌云,这就是放射 性现象的发现,它有力地表明了原子不是构 成物质的基本单元,原子也是可以分割的
不过他接着又指出：“但是在物理晴朗天空 的远处，还有两朵小小令人不安的乌云”。 一个是热辐射现象中的紫外灾难， 另一个是否定绝对时空观的迈克尔逊—莫雷 实验。 事实上还有第三朵小小的乌云，这就是放射 性现象的发现，它有力地表明了原子不是构 成物质的基本单元，原子也是可以分割的
◆所有这些实验结果都是经典物理学无法解释 的 ◆有一些不受旧观念束缚的物理学家,在二十 世纪初期,建立起了近代物理的两大支柱 量子论和相对论。 ◆在量子论的基础上又建立起了原子物理学, 后来又进一步发展起了原子核物理学和基本 粒子物理学,这些内容统称为量子物理学
所有这些实验结果都是经典物理学无法解释 的。 有一些不受旧观念束缚的物理学家，在二十 世纪初期，建立起了近代物理的两大支柱— —量子论和相对论。 在量子论的基础上又建立起了原子物理学， 后来又进一步发展起了原子核物理学和基本 粒子物理学，这些内容统称为量子物理学
§10.1黑体辐射 ◆物体的温度与环境温度有差异时, 两者之间将有能量交换,热辐射是 能量交换的一种方式 ◆物体以电磁波的形式向外辐射能量, 或者吸收辐照到其表面的能量 ●分子(含有带电粒子)的热运动使物 体辐射电磁波。这种辐射与温度有 关,称为热辐射
§10.1 黑体辐射 物体的温度与环境温度有差异时， 两者之间将有能量交换，热辐射是 能量交换的一种方式。 物体以电磁波的形式向外辐射能量， 或者吸收辐照到其表面的能量 分子(含有带电粒子)的热运动使物 体辐射电磁波。这种辐射与温度有 关，称为热辐射
◆辐射的电磁波形成一个波场,即辐射场 ◆辐射场与波长(频率)、温度、方向等有关。 ◆辐射场的物理参数:温度T,波长频率V, 辐射场的能量密度,辐射场的谱密度u (T,λ,θ),辐射通量,辐射通量的谱密 度,辐射照度,辐射照度的谱密度, ◆物体的辐射本领和吸收本领
辐射的电磁波形成一个波场，即辐射场。 辐射场与波长（频率）、温度、方向等有关。 辐射场的物理参数：温度T，波长λ或频率ν， 辐射场的能量密度，辐射场的谱密度 u （ T ，λ，θ ），辐射通量，辐射通量的谱密 度，辐射照度，辐射照度的谱密度， …… 物体的辐射本领和吸收本领
辐射谱密度、辐射本领:温度为T时,频率 v附近单位频率间隔内的辐射能量,亦称单 色辐出度。 E(V, T) 辐射通量:温度为时,频率附近频率间隔 内的辐射能量。 c①(v,T)=E(v,T)dv
d(,T) = E(,T)d E( ,T) 辐射谱密度、辐射本领：温度为T 时，频率 ν附近单位频率间隔内的辐射能量，亦称单 色辐出度。 辐射通量：温度为T时，频率ν附近dν频率间隔 内的辐射能量