第15章量子物理15-1黑体辐射普朗克能量子假设(677KB).pptVIP

第十五章 量子物理 物理学 第五版 * 量子概念是 1900 年普朗克首先提出，距今已有 100 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. * 一 黑体 黑体辐射 1 热辐射的基本概念 （1）单色辐射出射度 单位时间内从物体单位表面积发出的频率在 附近单位频率区间内的电磁波的能量. 单位： 单位： * （2）辐射出射度 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 2 4 6 8 10 12 2 12 10 4 6 8 太阳 钨丝 可见光区 太阳 钨丝 钨丝和太阳的单色辐出度曲线 * 2 黑体 黑体是理想模型 若物体在任何温度下，能吸收一切外来 的电磁辐射，则称此物体为黑体. （绝对黑体） * * 0 1 000 2 000 0.5 可见光区 黑体单色辐出度的实验曲线 1.0 二 黑体辐射的实验规律 6 000 K 3 000 K * 1 斯特藩 - 玻耳兹曼定律 斯特藩 - 玻耳兹曼常数 总辐出度 式中 0 1 000 2 000 1.0 可见光区 0.5 6 000 K 3 000 K * 2 维恩位移定律 常量 峰值波长 0 1 000 2 000 1.0 可见光区 0.5 6 000 K 3 000 K * 解 （1）由维恩位移定律 例1（1）温度为 的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？(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.（3）以上两辐出度之比为多少？ * （2） （3）由斯特藩 - 玻耳兹曼定律 由维恩位移定律 * 三 瑞利 - 金斯公式 经典物理的困难 0 1 2 3 6 2 4 瑞利 - 金斯公式 紫外灾难 实验曲线 * * * * * * * * * * * * * * * * T = 2 000 K * 普朗克（1858 — 1947） 德国理论物理学家，量子论 的奠基人. 1900年12月14日他在 德国物理学会上，宣读了以《关 于正常光谱中能量分布定律的理 论》为题的论文， 提出了能量的量子 化假设. 劳厄称这 一天是“量子论 的诞生日”. 量子论和相对论构成了近代物 理学的研究基础. * 四 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式 1 普朗克黑体辐射公式 普朗克常数 * 0 1 2 3 6 瑞利 - 金斯公式 2 4 普朗克公式的理论曲线 实验值 * * * * * * * * * * * * * * * * 实验值与普朗克公式理论曲线比较 T = 2 000 K * 黑体中的分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子的能量状态是分立的，相应的能量是某一最小能量的整数倍, 即? ，2 ? ，3 ?， … n? , ? 称为能量子，n 为量子数. 2 普朗克量子假设 普朗克量子假设是量子力学的里程碑. * （2）当量子数由 增加到 时，振幅的变化是多少？ 例2 设一音叉尖端质量为 0.050 kg ，将其频率调到 ，振幅 . 求 （1）尖端振动的量子数； 解（1） * 基元能量 （2） * 在宏观范围内，能量量子化的效应是极不明显的，即宏观物体的能量完全可视作是连续的. * 本章目录 选择进入下一节： 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 15-4 氢原子的玻尔理论 15-3 康普顿效应 15-2 光电效应 光的波粒二象性 15-0 教学基本要求 *15-5 弗兰克-赫兹实验 第十五章 量子物理 物理学 第五版