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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,*,第十五章 量子物理,15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设,物理学,第五版,*,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,.,1,第1页，共22页。,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：,热辐射现象,任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。,2,第2页，共22页。,（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,.,3,第3页，共22页。,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,4,第4页，共22页。,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）,5,第5页，共22页。,6,第6页，共22页。,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,7,第7页，共22页。,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,8,第8页，共22页。,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,9,第9页，共22页。,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？,10,第10页，共22页。,（2）,（3）,由,斯特藩-玻耳兹曼定律,由维恩位移定律,11,第11页，共22页。,维恩公式：,瑞利-金斯公式：,4,0,1,2,3,5,6,7,8,9,维恩线,瑞利-金斯线,12,第12页，共22页。,化假设.,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.,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.,提出了能量的量子,15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设,德国理论物理学家，量子论,黑体单色辐出度的实验曲线,例2 设一音叉尖端质量为 0.,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.,提出了能量的量子,钨丝和太阳的单色辐出度曲线,二 黑体辐射的实验规律,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.,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,13,第13页，共22页。,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.,14,第14页，共22页。,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,15,第15页，共22页。,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,16,第16页，共22页。,四 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式,15-0 教学基本要求,0 1 000 2 000,（2）当量子数由 增加到 时，振幅的变化是多少？,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.,理学的研究基础.,论为题的论文，,的诞生日”.,2 普朗克量子假设,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.,黑体单色辐出度的实验曲线,0 1 000 2 000,斯特藩-玻耳兹曼常数,提出了能量的量子,15-3 康普顿效应,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.,17,第17页，共22页。,（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）,18,第18页，共22页。,基元能量,（2）,19,第19页，共22页。,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,.,20,第20页，共22页。,M.V.普朗克,研究辐射的量子理论，发现基本量子，提出能量量子化的假设,1918诺贝尔物理学奖,21,第21页，共22页。,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,END,22,第22页，共22页。,
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