16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版) 科学对于人类事务的影响有两种方式：第一种方 式是大家熟知的：科学直接的并在更大程度上间接地 产生出完全改变人类生活的工具；第二种方式是教育 的性质一它作用于心灵. 爱因斯坦 学习现代物理学发展史的重大意义： 1)科学家如何抓住机遇，克服困难，勇于突破 传统观念束缚的创新思想和锲而不舍的探索精神，以 及作为一个成功者所具有的高尚品德。 2)科学发展不是一帆风顺的，有成功也有失败， 而且科学争论永远不断，正是不同学术观点之间的科 学争论的不断产生和解决推动着人类科学认识的不断 深入和发展！ 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 学习现代物理学发展史的重大意义： 1）科学家如何抓住机遇，克服困难，勇于突破 传统观念束缚的创新思想和锲而不舍的探索精神，以 及作为一个成功者所具有的高尚品德. 2）科学发展不是一帆风顺的，有成功也有失败， 而且科学争论永远不断，正是不同学术观点之间的科 学争论的不断产生和解决推动着人类科学认识的不断 深入和发展. 科学对于人类事务的影响有两种方式：第一种方 式是大家熟知的：科学直接的并在更大程度上间接地 产生出完全改变人类生活的工具；第二种方式是教育 的性质——它作用于心灵. —— 爱因斯坦
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版 量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已 有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德 布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理 大师的创新努力，到20世纪30年代就建立了一套 完整的量子力学理论. 微观世界的理论 量子力学 起源于对波粒二象性的认识 宏观领域 量子力学 经典力学 量子力学 相对论 现代物理的理论基础 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 量子概念是 1900 年普朗克首先提出的，距今已 有一百多年的历史. 其间，经过爱因斯坦、玻尔、德 布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理 大师的创新努力，到 20 世纪 30 年代就建立了一套 完整的量子力学理论. 量子力学 宏观领域 经典力学 现代物理的理论基础 量子力学 相 对 论 量子力学 微观世界的理论 起源于对波粒二象性的认识
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版) 黑体黑体辐射 热辐射任何物体在任何温度下都会发射不同频率 的电磁波的现象为热辐射.物体在任何时候都存在发射 和吸收电磁辐射的过程. 实验证明热辐射具有如下规律： 1.辐射能量按频率的分布随温度而不同. 2.不同物体在某一频率范围发射和吸收辐射的能 力不同；同一物体在某一频率范围发射越强，吸收也越 强. 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 一 黑体 黑体辐射 ➢ 热辐射 任何物体在任何温度下都会发射不同频率 的电磁波的现象为热辐射.物体在任何时候都存在发射 和吸收电磁辐射的过程. ➢ 实验证明热辐射具有如下规律: 1. 辐射能量按频率的分布随温度而不同. 2. 不同物体在某一频率范围发射和吸收辐射的能 力不同; 同一物体在某一频率范围发射越强, 吸收也越 强
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版 实验表明 辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强。 > ”黑体 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电 磁辐射的物体称为黑体.（黑体是理想模型) 黑体辐射与温度的关系> 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 实验表明 辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强. ➢ 黑体 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电 磁辐射的物体称为黑体 .（黑体是理想模型）
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第版) 定量研究热辐射的有关物理量 1.单色辐射出射度单位时间内从物体单位面积发 出的频率在V附近单位频率区间（或波长在入附近单 位波长区间)的电磁波的能量」 单色辐射出射度M(T)单位：W(m2.Hz) 单色辐射出射度M,(T)单位：W/m 2.辐射出射度（辐出度）单位时间，单位面积上所 辐射出的各种频率（或各种波长)的电磁波的能量总和， M(T)-[M,(T)dv M(T)=["M,(T)da 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 1.单色辐射出射度 单位时间内从物体单位面积发 出的频率在 附近单位频率区间（或波长在 附近单 位波长区间）的电磁波的能量 . 单色辐射出射度 M (T) 单位： W/m3 单色辐射出射度 单位： W/(m Hz) 2 M (T) ➢ 定量研究热辐射的有关物理量 2.辐射出射度（辐出度）单位时间，单位面积上所 辐射出的各种频率（或各种波长）的电磁波的能量总和. = 0 M(T) M (T)d = 0 M(T) M (T)d
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版) 二 斯特藩一 玻耳兹曼定律 维恩位移定律 测量黑体辐射出射度实验装置 小孔 1 平行光管 L2会聚透镜 空腔 棱镜 热电偶 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 T L1 s L2 会聚透镜 c 空腔 小孔 平行光管 棱镜 热电偶 测量黑体辐射出射度实验装置 二 斯特藩 — 玻耳兹曼定律 维恩位移定律
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版) (1)斯特藩一玻耳兹曼定律 黑体单色辐出度实验曲线 M,(T)/1014Wm-3) M(T)=[M:(T)dA=oT' 斯特藩一玻耳兹曼常数 1.0 o=5.670×10-8W.m2.K-4 可见光区 (2)维恩位移定律 0.5 6000K 入mT=b 峰值波长 3000K /nm 常数b=2.898×103m.K 1000 2000 m 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 （1）斯特藩—玻耳兹曼定律 4 0 M(T) = M (T)d =T 8 2 4 5.670 10 W m K − − − = 斯特藩—玻耳兹曼常数 （2）维恩位移定律 m T = b 2.898 10 m K 3 = − 常数 b 峰值波长 0 1000 2000 1.0 0.5 ( )/(10 W m ) 14 −3 M T / nm 可 见 光 区 3000K 6000K m 黑体单色辐出度实验曲线
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版 黑体单色辐出度实验曲线 M,(T)和M(T)关系 M(T10-7W/m2.Hz)》 λy=c 1.0 d=- av 光 M(T)da=-M,(T)dv 0.5 6000K .=M:(0八 3000K 0.5 。v/105Hz 1. 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 可 见 光 /10 Hz 15 ( )(10 W/(m Hz)) 7 2 − M T 6000K 3000K 0.5 1.0 0.5 1.0 黑体单色辐出度实验曲线 = c d d 2 c = − M (T)d = −M (T)d c M T M T 2 ( ) ( ) = M (T) 和 M (T) 关系
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版) 例1(1)温度为室温(20°C)的黑体，其单色辐出度 的峰值所对应的波长是多少？(2)若使一黑体单色辐出 度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内，其温度应为 多少？(3)以上两辐出度之比为多少？ 解：(1)由维恩位移定律 b2.898×10-3 m=9890nm T 293 (2)取九m=650nm b2.898×103 T- 6.5×107K=4.46x10K (3)由斯特藩一玻耳兹曼定律 M(T)/M(T)=(T/T)4=5.37×104 第十六章量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 m 9890nm 293 2.898 10 3 m = = = − T b K 4.46 10 K 6.5 10 2.898 10 ' 3 7 3 m = = = − − b T 4 4 M(T') M(T) = (T' T) = 5.3710 例1 （1）温度为室温 的黑体，其单色辐出度 的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一黑体单色辐出 度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内 ，其温度应为 多少？（3）以上两辐出度之比为多少？ (20 C) 解: （2）取 m = 650nm （1）由维恩位移定律 （3）由斯特藩—玻耳兹曼定律
16-1黑体辐射普朗克能量子假设 物理学教程 (第二版) 例2 太阳的单色辐出度的峰值波长2m=483m, 试由此估算太阳表面的温度 解 由维恩位移定律 b 2.898×10-3 483×109K≈6000K 对宇宙中其他发光星体的表面温度也可用 这种方法进行推测 笋十六音量子物理
物理学教程 16 – 1 黑体辐射 普朗克能量子假设 （第二版） 第十六章 量子物理 K 6000K 483 10 2.898 10 9 3 m = = − − b T 例2 太阳的单色辐出度的峰值波长 ， 试由此估算太阳表面的温度. m = 483nm 解 由维恩位移定律 对宇宙中其他发光星体的表面温度也可用 这种方法进行推测