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(共13张PPT)
量子物理学之黑体辐射
量子理论的诞生
黑体辐射 → 能量子
光电效应 → 光量子
量子理论的诞生
19世纪末——20世纪初，物理学有许多新发现，同时面临许多新问题；
开尔文：“经典物理学万里晴空中升起两朵乌云”
新理论诞生
微观世界的规律
高速领域的规律
—— Special Theory of Relativity
—— Quantum Theory
以太漂移假说与迈克尔孙－莫雷实验“零结果”；
能量均分定理与固体比热容实验测定（非恒定）和黑体热辐能谱分布实验不符；
本章可分为三部分
一、量子概念的引入—— 能量量子化（能量子）、（角）动量量子化、轨道量子化
二、微观粒子的波粒二象性—— 物质波、
波函数、薛定谔方程
三、用量子概念解释电子在原子中的运动规律
1. 热辐射
一、黑体辐射
在任何温度下，物体辐射出各种频率的电磁波；
辐射能量按频率的分布与温度有关。
平衡热辐射：
同一时间内从物体表面辐射的电磁波的能量和它吸收的电磁波的能量相等。
由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波
的现象。
物体在任何时候都存在发射和吸收电磁辐射的过程。
实验表明：辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强.
2. 描述热辐射的物理量
（1）单色辐射出射度（辐射能谱密度）
单位：
单位：
单位时间内,热力学温度为 的物体单位面积
（2）辐射出射度
单位时间内,热力学温度为 的物体单位面积
一、黑体辐射
附近单位频率区间）的电磁波的能量。
发出的波长在 附近单位波长区间（或频率在
上辐射的各种波长电磁波能量之和。
3. 黑体辐射
能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体.
(1) 黑体:
一、黑体辐射
3. 黑体辐射
能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁辐射的物体.
(1) 黑体:
黑体模型：
开有小孔的空腔
一、黑体辐射
3. 黑体辐射
(2) 黑体辐射
辐射含有各种频率成分，且不同频率的电磁波强度也不同，其分布因温度而异.
一、黑体辐射
4. 黑体辐射的两个实验定律
（1）Stefan — Boltzman定律
斯特藩—玻尔兹曼常量
（2）Wien 位移定律
0 1000 2000
1.0
0.5
3000K
6000K
维恩常数
峰值波长
一、黑体辐射
0 2 4 6 8 10 12
钨丝和太阳的单色辐出度曲线
2
12
10
4
6
8
太阳
可见光区
太阳
（5800K）
钨丝
可在黑夜利用红外热成像仪侦查目标，但“道高一尺、魔高一丈”，可在目标表面涂上降温迷彩材料进行反侦查。。
红外热象诊断
手的红外热象图，颜色是伪彩色，表示手掌表面不同的区域红外辐射量不同。
0 1 2 3
6
1
2
3
4
5
5. 黑体辐射两个实验定律的经典理论解释
（1）1896年，维恩公式
（2）1900.6. 瑞利——金斯公式
瑞利 - 金斯公式
实验曲线
*
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*
*
*
*
紫外灾难！
维恩公式
一、黑体辐射

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