2022-2023学年高二物理竞赛课件：黑体辐射 普朗克能量子假设

黑体辐射 普朗克能量子假设 物体在任何温度下都向外辐射电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。物体向四周所发出能量称为辐射能。 热辐射 黑体辐射 普朗克能量子假设 平衡热辐射 物体具有稳定温度 发射电磁辐射能量 吸收电磁辐射能量 相等 一、 黑体、黑体辐射 １、热辐射现象 单色辐出度 单位时间内,从物体表面单位面积上发出的，波长在λ附近单位波长间隔内的辐射能. 1895年，伦琴发现X射线。 1896年，贝克勒尔发现放射性，塞曼发现磁场使光谱 线分裂。 1897年，J.J.汤姆生发现电子。 1898年，卢瑟福发现α、β射线，居里夫妇发现放射 性元素钋和镭。 1899~1900，卢梅尔和鲁本斯等人热辐射能量分布曲线 偏离维恩分布律。 1900年，维拉德发现γ射线。 1901年，考夫曼发现电子的质量随速度增加。 1902年，勒纳德发现光电效应基本规律， 里查森发现热电子发射规律。 1903年，卢瑟福和索迪发现放射性元素的蜕变规律。 普朗克能量量子化假说 爱因斯坦光子假说 康普顿效应 玻尔的氢原子理论 早期量子论 德布罗意实物粒子波粒二象性 薛定谔方程 波恩的物质波统计解释 海森伯的不确定关系 量子力学 狄拉克把量子力学与狭义相对论相结合 相对论量子力学 单位时间物体单位表面积发射的各种波长的总辐射能 辐射出射度(辐出度) 吸收系数与反射系数 物体吸收的辐射能与入射到物体上的总能量的比值，称为该物体的吸收系数；而反射的辐射能与入射到物体上的总能量的比值，称为该物体的反射系数。 对于不透明物体 单色吸收系数与反射系数 如果一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射，这种物体称为黑体。 2、基尔霍夫定律 同温下，一切物体对任一波长的单色幅出度与单色吸收系数的比值相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐出度。 ——基尔霍夫定律 实例 ? 如远处不点灯的建筑物 黑体模型 1895年，德国物理学家维恩和卢默尔指出：由不透射任何辐射的器壁围住的带有一个小孔的空腔，其辐射性能等同于黑体，从而为研究黑体辐射提供了重要手段。 3、黑体辐射实验规律 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1100K 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1300K 1100K 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1500K 1300K 1100K 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 0 1 2 3 4 5 6 λ (μm) 1700K 1500K 1300K 1100K 0 1 2 3 4 5 6 (μm) 1700K 1500K 1300K 1100K 实验结果: ①热辐射是连续的, ②同一温度下, 与 有关, ③有极大值,但T不同极大值不同。T↑, 的极大值往短波方向移动，即短波成分增大， ④同一 ,T↑,则 越大。 $