2022-2023学年高二物理竞赛课件：热辐射 普朗克能量子假设

热辐射 普朗克能量子假设 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、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。 固体在温度升高时颜色的变化 1400 K 物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度。 800 K 1000 K 1200 K 热辐射 普朗克能量子假设 一、热辐射现象 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 2 单色辐出度 与物体的温度和辐射波长有关。 1.单色辐出度：单位时间内，温度为T 的物体单位面积上发射的波长在 到 范围内的辐射能量 与波长间隔 的比值，用 表示 二、基尔霍夫辐射定律 2.辐出度：单位时间内，从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为物体的辐射出射度，简称辐出度。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 辐出度只是物体温度的函数。 3.单色吸收比和单色反射比：被物体吸收的能量与入射能量之比称为吸收比，在波长 l 到 l+dl 范围内的吸收比称为单色吸收比，用 al(T) 表示；反射的能量与入射能量之比称为反射比,波长 l 到 l+dl 范围内的反射比称为单色反射比，用 rl(T) 表示。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 基尔霍夫辐射定律：在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的单色辐出度与单色吸收比之比值都相等,并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐出度。 即好的吸收体也是好的辐射体。 绝对黑体（black body）：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，则称该物体为绝对黑体，简称黑体。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。 黑体模型 研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。 三、黑体辐射实验定律 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 黑体辐射 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 测定黑体辐出度的实验简图 P L2 B2 A L1 B1 C A为黑体 B1PB2为分光系统 C为热电偶 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 1700K 1500K 1300K 1100K 0 1 2 3 4 5 绝对黑体的辐出度按波长分布曲线 实验曲线 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 黑体的辐出度与黑体的绝对温度四次方成正比 1、斯特藩-玻耳兹曼定律 根据实验得出黑体辐射的两条定律： 热辐射的功率随着温度的升高而迅速增加。 斯特藩常数 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 根据实验得出黑体辐射的两条定律： 热辐射的峰值波长随温度增加而向着短波方向移动。 2、维恩位移定律 对于给定温度T，黑体的单色辐出度Ml0有一 最大值，其对应波长lm。 维恩常量 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 太阳辐射的总功率 这功率分布在以太阳为中心、以日地距离为半径的球面上，故地球表面单位面积接受到的辐射功率 由于地球到太阳的距离远大于地球半径，可将地球看成半径为RE的圆盘，故地球接受到太阳的辐射能功率 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 $