一、热辐射现象的描述

热辐射：任何固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象。

辐射能：物体向四周所发射的能量。

把铁块在炉中加热，起初看不到它发光，却感到它辐射出来的热，热辐射主要在红外区.随着温度的不断升高，在800 K时发出暗红色的可见光，随后逐渐转为橙色、黄白色直到青白色。

这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，温度越高，光谱中与能量最大的辐射所对应的波长也越短。同时随着温度的升高，辐射的总能量也增加.

物体不仅能辐射电磁波，而且还能够吸收和反射电磁波. 如果辐射的能量恰好等于在同一时间内吸收的能量，此时物体的温度保持不变，这种辐射称为平衡热辐射。

在温度T时

辐射出射度——辐出度 $M(T)(W/m^{2})$ ：单位时间内从物体单位表面积上所发射的各种波长的总辐射能。

单色辐出度 $M(\lambda ,T)$ 或 $M_{\lambda }(T)(W/m^{3})$ ：单位时间内从物体表面单位面积上辐射的在 $\lambda \sim \lambda +d\lambda$ 范围内单位波长间隔中的辐射能。

$M(\lambda ,T)=\frac{\mathrm{d} M(T)}{\mathrm{d} \lambda }$

表面总辐射功率

$P_{S}=M_{O}S$

单色吸收比 $a(\lambda ,T)$ :在温度T时，物体吸收波长在 $\lambda$ 到 $\lambda +d\lambda$ 范围内的辐射能与相应波长范围内的人射电磁能量之比 $0\leq a\leq 1$ 。

黑体:若物体在任何温度下，对任何波长的辐射能的吸收比都等于1 。

在自然界中，黑体是不存在的。

用不透明材料制成开小孔的空腔，作为黑体模型:空腔外面的辐射能够通过小孔进人空腔，进入空腔内的射线，在空腔内进行多次反射，每反射一次，空腔的内壁将吸收一部分的辐射能，这样，经过很多次的相继的反射，进人小孔的辐射几乎完全被腔壁吸收.由于小孔的面积远比腔壁面积为小，由小孔穿出的辐射能可以略去不计

白天看远处建筑物的窗口，窗口显得特别黑暗，这也是由于从窗口射人的光，经墙壁多次反射而吸收，很少从窗口射出的缘故.这样的窗口就相当于一个黑体

在金属冶炼技术中，常在冶炼炉上开一小孔，以测定炉内温度，这炉上的小孔也近似黑体

基尔霍夫:在同样温度的热平衡条件下，各种物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比的比值 $\frac{M(\lambda ,T)}{a(\lambda ,T)}$ 都相等，等于同温度下黑体对同一波长的单色辐出度。黑体的单色辐出度用 $M_{0}(\lambda ,T)$ 表示。

二、黑体辐射实验定律

1.斯特藩-玻耳兹曼定律

每一条曲线下的面积等于黑体在一定温度下的总辐出度

$M_{0}(T)=\int_{0}^{\infty}M_{0}(\lambda ,T)d\lambda$

斯特藩-玻耳兹曼定律:黑体的辐出度与其温度T的四次方成正比

$M_{0}(T)=\sigma T^{4}$

( $\sigma$ 为斯特藩常量)

2.维恩位移定律

每条曲线有一极大值，即单色辐出度的峰值，对应于这峰值的波长 $\lambda _{m}$ ，随着温度T的增高，向短波方向移动，两者间的关系为

$T\lambda _{m}=b$

$b$ 称为维恩常量

$b= 2.897 768 5 (51)\times 10^{-3}m\cdot K$

这两个定律反映出热辐射的功率随着温度的升高而迅速增加，而且热辐射的峰值波长，还随着温度的增加而向短波方向移动。

三、经典理论的困难

1、维恩公式

$M_{0}(\lambda ,T)=C_{1}\lambda ^{-5}e^{-\frac{C_{2}}{\lambda T}}$

( $C_{1}$ 和 $C_{2}$ 是两个常量）

这个公式与实验曲线波长较短处符合得很好，但在波长很长处与实验曲线相差较大

2、瑞利-金斯公式（紫外灾难）

$M_{0}(\lambda ,T)=2\pi C_{3}\lambda ^{-4}kT$

这个公式在波长很长处与实验曲线还比较相近，但在短波紫外光区方面，按此公式看来， $M_{0}(\lambda ,T)$ 将随波长趋向于零而趋向无穷大，完全与实验结果不符

维恩公式和瑞利-金斯公式都是用经典电磁理论和统计物理的方法来研究热辐射所得的结果，都与实验结果不相符合，明显地暴露了经典物理学的缺陷.

四、普朗克的能量子假设

普朗克公式

$M_{0}(\lambda ,T)=2\pi hc^{2}\lambda ^{-5}\frac{1}{e^{\frac{hc}{\lambda kT}}-1}=\frac{2\pi h\nu ^{3}}{c^{2}}\frac{1}{e^{\frac{hc}{\lambda kT}}-1}$

(c是光速；k是玻耳兹曼常量；h是一个新引人的常量，即普朗克常量）

普朗克能量子（普朗克量子）假设：

辐射黑体是由大量带电的谐振子组成，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。这些谐振子的能量不是连续的，而是分立的。这些分立的能量是某一最小能量 $\xi$ ( $\xi$ 称为能量子）的整数倍，即 $\xi ,2\xi ,3\xi ,...,n\xi$ 。n 为正整数，称为量子数。对于频率为 $\nu$ 的谐振子的最小能量为

$\xi =h\nu$

（h就是普朗克常量）

【大学物理·早期量子论和量子力学基础】热辐射普朗克的能量子假设相关推荐

【大学物理·早期量子论和量子力学基础】量子力学中的氢原子问题
一.氢原子的薛定谔方程在氢原子中,电子的势能函数为将U代入薛定谔方程得采用球极坐标代替直角坐标,因 ,所以上式化成通常采用分离变量法,即有 1.能量量子化式中n=1,2,3,...,称为主 ...
【大学物理·早期量子论和量子力学基础】波函数及其统计诠释
一.物质波波函数及其统计诠释频率为.波长为.沿Ox 轴方向传播的平面波可以用下式表示: 复数形式: 代入和描写自由粒子波动性的平面物质波的波函数为描述能量为E.动量为p沿x方向运动的自由粒子的物 ...
【大学物理·早期量子论和量子力学基础】电子的自旋原子的电子壳层结构
一.施特恩-格拉赫实验原子束经过不均匀磁场后分为两束,这一现象证实了原子具有磁矩且磁矩在外磁场中只有两种取向,即空间取向是量子化的按照空间量子化理论,当一定时,m有个取向,由于是整数,就一定是 ...
【大学物理·早期量子论和量子力学基础】光电效应爱因斯坦的光子理论
一.光电效应的实验规律在光电管两极间加上电势差,当单色光照射到阴极板上时,便释放出电子,这种电子称为光电子 1. 饱和电流以一定强度的单色光照射电极时,加速电势差愈大,光电流也愈大.当加速电势差增 ...
【大学物理·早期量子论和量子力学基础】康普顿效应
一.康普顿效应在散射光谱中除有与入射线波长相同的射线外,同时还有波长的射线,这种改变波长的散射叫做康普顿效应. (1)波长的偏移随散射角(散射线与入射线之间的夹角)而异;当散射角增大时,波长的偏移也 ...
大学物理复习——量子力学基础
量子力学基础早期量子论黑体辐射,普朗克量子假设热辐射.黑体辐射热辐射:所有物体在任何温度下都向外辐射电磁波,但在不同温度下发出的各种电磁波的能量按照波长的分布随温度而不同的电磁辐射平衡热辐射 ...
大学物理第十三章复习笔记：波动光学基础
大学物理第十三章:波动光学基础一.光是电磁波 1.波源,波速,频率波源:任何振动的电荷或者电荷系都是发射电磁波的源波速:约等于3.0 × 1 0 8 m / s \times 10^8 m/s ...
[渝粤教育] 洛阳师范学院大学物理（电磁学）参考资料
教育 -大学物理(电磁学)-章节资料考试资料-洛阳师范学院[] 随堂测试 1.[单选题]不属于自然科学分支得是 A.地理学 B.化学 C.数学 D.物理学参考资料[ ] 2.[单选题]第一次工业革命 ...
大学物理质点动力学思维导图_非物理专业大学物理课程教与学
［摘要］地方高等院校非物理专业大学物理课程教学中普遍存在课时少进度快.学生学习难度大等问题.针对以上问题,从优化教学内容,重视课堂教学活动和教授大一新生好的学习方法等方面入手,探讨大学物理课程的教与学 ...

【大学物理·早期量子论和量子力学基础】热辐射普朗克的能量子假设

一、热辐射现象的描述

热辐射：任何固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象。

辐射能：物体向四周所发射的能量。

物体不仅能辐射电磁波，而且还能够吸收和反射电磁波. 如果辐射的能量恰好等于在同一时间内吸收的能量，此时物体的温度保持不变，这种辐射称为平衡热辐射。

在温度T时

辐射出射度——辐出度 $M(T)(W/m^{2})$ ：单位时间内从物体单位表面积上所发射的各种波长的总辐射能。

单色辐出度 $M(\lambda ,T)$ 或 $M_{\lambda }(T)(W/m^{3})$ ：单位时间内从物体表面单位面积上辐射的在 $\lambda \sim \lambda +d\lambda$ 范围内单位波长间隔中的辐射能。

$M(\lambda ,T)=\frac{\mathrm{d} M(T)}{\mathrm{d} \lambda }$

表面总辐射功率

$P_{S}=M_{O}S$

单色吸收比 $a(\lambda ,T)$ :在温度T时，物体吸收波长在 $\lambda$ 到 $\lambda +d\lambda$ 范围内的辐射能与相应波长范围内的人射电磁能量之比 $0\leq a\leq 1$ 。

黑体:若物体在任何温度下，对任何波长的辐射能的吸收比都等于1 。

在自然界中，黑体是不存在的。

二、黑体辐射实验定律

三、经典理论的困难

四、普朗克的能量子假设

【大学物理·早期量子论和量子力学基础】热辐射普朗克的能量子假设相关推荐

最新文章

热门文章

【大学物理·早期量子论和量子力学基础】热辐射普朗克的能量子假设

一、热辐射现象的描述

热辐射：任何固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体 中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象。

辐射能：物体向四周所发射的能量。

物体不仅能辐射电磁波，而且还能够吸收和反射电磁波. 如果辐射的能量恰好等于在同一时间内吸收的能量，此时物体的温度保持不变，这种辐射称为平衡热辐射。

在温度T时

辐射出射度——辐出度：单位时间内从物体单位表面积上所发射的各种波长的总辐射能。

单色辐出度或：单位时间内从物体表面单位面积上辐射的在范围内单位波长间隔中的辐射能。

表面总辐射功率

单色吸收比:在温度T时，物体吸收波长在到范围内的辐射能与相应波长范围内的人射电磁能量之比。

黑体:若物体在任何温度下，对任何波长的辐射能的吸收比都等于1 。

在自然界中，黑体是不存在的。

二、黑体辐射实验定律

三、经典理论的困难

四、普朗克的能量子假设

【大学物理·早期量子论和量子力学基础】热辐射普朗克的能量子假设相关推荐

最新文章

热门文章

热辐射：任何固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象。

辐射出射度——辐出度 $M(T)(W/m^{2})$ ：单位时间内从物体单位表面积上所发射的各种波长的总辐射能。

单色辐出度 $M(\lambda ,T)$ 或 $M_{\lambda }(T)(W/m^{3})$ ：单位时间内从物体表面单位面积上辐射的在 $\lambda \sim \lambda +d\lambda$ 范围内单位波长间隔中的辐射能。

单色吸收比 $a(\lambda ,T)$ :在温度T时，物体吸收波长在 $\lambda$ 到 $\lambda +d\lambda$ 范围内的辐射能与相应波长范围内的人射电磁能量之比 $0\leq a\leq 1$ 。