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浙江海洋学院 ＠ 物理系 第一章 波粒二象性 1– 1 黑体辐射 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 起源于对波粒二相性的认识 红外辐射热象图 （1）热辐射 实验证明,在任何温度下,物体都向外发射各种波长的电磁波,只是不同温度下物体发出不同的电磁波能量按波长的分布不同，这就叫做热辐射. 一 黑体辐射 Radiation of black body 炼钢的热辐射 可见光区 （2）单色辐射出射度 单位时间内从物体单位表面积发出的波长在 附近单位波长区间的电磁波的能量 . 波长为 单色辐射出射度 单位： 0 400 800 1200 12 4 8 T=8000K T=5000K （3）峰值波长 峰值波长 随温度升高向短波方向移动。 维恩位移定律 T=4000K （4）总辐射出射度 单位时间，单位面积上所辐射出的所有波长的电磁波的能量总和. 不同温度下黑体单色辐出度曲线 8000K 5000K 500 1000 1500 10 5 0 M? (10-10 × W / m2 · nm) ? (nm) 4000K 斯特藩-玻尔兹曼定律 （5）平衡热辐射 处于温度一定的物体在辐射电磁波的同时，也吸收照射到它表面的电磁波，同一时间间隔内吸收的电磁波能量与辐射电磁波能量相等，物体处于热平衡状态。 实验表明，辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强； 吸收与辐射、入射与反射的区别； 实际上，吸收与辐射、入射与反射总是同时存在的；吸收本领由材料决定。 （6）黑体 能完全吸收照射到它上面的各种波长 的电磁辐射的物体称为黑体 .（黑体是理想模型） 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？ 解 （2）取 （1）由维恩位移定律 （3）由斯特藩—玻尔兹曼定律 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. 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 会聚透镜 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 经典物理对黑体辐射规律的解释 紫外灾难 维恩曲线 瑞利-金斯曲线 实验曲线 * * * * * * * * * * * * * * * * （1）维恩公式 在长波部分出现偏差 （2）瑞利-金斯公式 在短波部分完全不符 浙江海洋学院 ＠ 物理系 第一章 波粒二象性 1– 1 黑体辐射