1、绪言 :早期量子论的发展19世纪后期 , 经典物理学以经典力学、电磁场理论和经典统计力学为主要支柱, 达到了完整、系统和成熟的阶段。19世纪末,物理学一系列新发现,表现出与经典物理理论的尖锐矛盾经典物理学体系面临一场新的危机!第十五章 量子力学基础 I1899年 开尔文 在欧洲科学家新年聚会的贺词中说:物理学晴朗的天空上, 飘着几朵令人不安的乌云黑体辐射迈克尔逊 莫雷实验光电效应氢原子光谱康普顿 效应量子力学狭义相对论一 热辐射15-1 热 辐射 普朗克量子假说 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
2、仅与温度有关。固体在温度升高时颜色的变化1400K800K 1000K 1200K1. 热辐射现象 辐射能2 平衡热辐射3 描述热辐射的物理量1)单色辐出度 M 单位时间内,从物体表面单位面积上辐射出的单位波长间隔内的能量物体可辐射能量也可吸收能量,当辐射和吸收的能量恰相等时称为 热平衡 。此时物体温度恒定不变。辐射能辐射能2)辐出度 M(T )单位时间内,从物体表面单位面积上发出的所有波长的电磁波的总能 量实验表明在相同的温度下,物体不同,颜色不同的表面,总辐射出射度是不同的,辐射本领大的物体,吸收本领也大。3)单色吸收比 和单色反射比对不透明物体:能完全吸收各种波长电磁波而无反射和透射的物
3、体二 绝对黑体和黑体辐射的基本规律1 绝对黑体白天从远处看建筑物的窗口。金属冶炼炉上的小孔。实例黑体模型:不透明材料制成的小孔空腔。2 基尔霍夫定律在平衡辐射的条件下,物体的单色辐出度和单色吸收系数之比是一个与温度和频率有关的普适量,而该普适量就是绝对黑体的单色辐出度。3. 黑体辐射的实验规律1). 黑体辐出度的实验测定:测定黑体辐出度的实验简图P L2B2AL1B1CA为黑体B1、 P、 B2为分光系统C为热电偶1700K1500K1300K1100K0 1 2 3 4 5 绝对黑体的辐出度按波长分布曲线2).实验曲线黑体的单色辐出度M0(T)在温度一定时随波长 的变化 实验 规律3). 实验定律 M0(T)2200K2000K1800K1600K维恩位移律T m = b b = 2.89775610-3 mK斯特藩 -玻耳兹曼定律M(T )=T 4 = 5.6710 -8 W/m2K4m每一曲线下的面积等于黑体在一定温度下的总辐出度 每一曲线上, 有一峰值峰值波长T, 向短波方向移动 。