早期量子论

1. 早期量子论

2. 第一节 热辐射 普朗克量子假设 一 黑体、黑体辐射 热辐射 物体在任何温度下都向外辐射电磁波 平衡热辐射 物体具有稳定温度 相等 发射电磁辐射能量 吸收电磁辐射能量

3. 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 为绝对黑体，简称黑体。 绝对黑体 绝对黑体模型 ? 实例

4. 二 绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验 实验装置 T 绝对黑体

5. 二 绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验 实验装置 T 绝对黑体 平行光管

6. 二 绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验 实验装置 T 绝对黑体 平行光管 三棱镜

7. 二 绝对黑体的辐射定律 绝对黑体单色辐出度按波长分布实验 实验装置 热电偶 T 绝对黑体 平行光管 三棱镜

8. 如果从物体表面单位面积上发出的，波长在 d λ λ λ + 的辐射功率为 ,称比值 为单色辐出度，即： 物体单位表面积发射的 辐射出射度 各种波长的 总辐射功率 和物体尤其是表面粗糙度有关 （1）辐射出射度

9. 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 1100K λ 0 1 2 3 4 5 6 (μm)

10. 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 1300K 1100K λ 0 1 2 3 4 5 6 (μm)

11. 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 1500K 1300K 1100K λ 0 1 2 3 4 5 6 (μm)

12. 绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线 1700K 1500K 1300K 1100K λ 0 1 2 3 4 5 6 (μm)

13. ~ λ 曲线下的面积等于绝对黑体在一 即： 定温度下的辐射出射度 由实验及理论都可以得到 斯忒藩—玻尔兹曼定律 斯忒藩常数 （2） 斯忒藩（Stefan)——玻尔兹曼定律

14. 最大值所对应的波长为 峰值波长 λ （3） 维恩（Wien)位移定律 维恩位移定律: 维恩位移定律指出：当绝对黑体的温度升高 时，单色辐出度最大值向短波方向移动。

15. 1000 K 800 K 1200 K 1400 K 物体辐射总能量及能量按波长分布决定于温度 固体在温度升高时颜色的变化 例子：低温火炉辐射能集中在红光。 高温物体辐射能集中在蓝、绿色。 炉火纯青 应用：光测高温计，测量发电厂炉内温度。

16. 例 假设太阳表面的特性和黑体等效，测得太阳 表面单色辐出度的最大值所对应的波长为465nm。 试估计太阳表面的温度和单位面积上的辐射功率 解：

17. 问题：如何从理论上找到符合实验的函数式 ？ 三 普朗克的量子假说 普郎克公式 瑞利(Rayleigh)--金斯(Jeans)经验公式 维恩(Wien)经验公式

18. 实验值 o λ(μm) 7 1 2 3 5 6 8 9 4

19. 实验值 维恩 o λ(μm) 7 1 2 3 5 6 8 9 4

20. 实验值 紫 外 灾 难 瑞利--金斯 o λ(μm) 7 1 2 3 5 6 8 9 4

21. 实验值 紫 外 灾 难 瑞利--金斯 维恩 o λ(μm) 7 1 2 3 5 6 8 9 4

22. 问题：如何从理论上找到符合实验的函数式 ？ 能量子假说：辐射物质中具有带电的线性谐振 子，它和周围电磁场交换能量。这些谐振子只能处 于某种特殊的状态，它的能量取值只能为某一最小 能量 （称为能量子）的整数倍，即： （n为正整数） 对于频率为 的谐振子最小能量为 h称为普朗克常数， 正整数 n 称为量子数。 普朗克量子假说

23. 振子在辐射或吸收能量 时，从一个状态跃迁 到另一个状态。 在能量子假说基础上，普朗克得到了黑体辐射公式： c——光速 k ——玻尔兹曼恒量 e——自然对数的底 这一公式称为普朗克公式,它和实验符合得很好。

24. 实验值 普朗克 o 7 1 2 3 5 6 8 9 4 λ(μm)

25. 1918诺贝尔物理学奖 • 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

26. 例：弹簧振子 求：量子数n; 若n改变一个单位，系统能量改变的百分比 解：

27. 例：弹簧振子 求：量子数n; 若n改变一个单位，系统能量改变的百分比 解：