东南大学：《物理学》课程PPT教学课件（第五版）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 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 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 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 1 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

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 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v附近单位频率 区间内的电磁波的能量. M,(T)单位:W·m2·Hz M2(T)单位:W.m3 第十五章量子物理 2

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 2 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.  M (T) 单位： 3 W m -  单位： 2 1 W m Hz-   - M (T) 

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 (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 M(T)=LM,(T)dv M()=M2(m)d 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 3 （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.   = 0 M(T) M (T)d   = 0 M(T) M (T)d

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 太阳M,(T)/(103W.m2Hz) 钨丝M、()/(10°w.m2.Hz) 钨丝和太阳的单色辐出度曲线 T=5800K 太阳 可见 光区 8 4//鸽丝 v/10 *hz 024681012 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 4 0 2 4 6 8 10 12 /10 Hz 14  2 12 10 4 6 8 ( )/( ) 8 2 1 10 W m Hz − − − M T   太阳  ( )/( ) 9 2 1 10 W m Hz − −   - 钨丝 M T T = 5800 K 可见 光区 太阳 钨丝 钨 丝 和 太 阳 的 单 色 辐 出 度 曲 线

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 2黑体 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) 黑体是理想 模型 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 5 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）

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 黑体辐射与溫庶的系 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 6

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 黑体辐射的实验规律 M2(T)(10w.m3) 黑体单色辐出度的实验曲线 可见光区 6000K 13000K a/nm 0210002000 第十五章量子物理 7

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 7 0 1 000 2 000 0.5 ( )/(10 W m ) 14 −3 M T    / nm 可 见 光 区 m 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

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 1斯特藩一玻耳兹曼定律 总辐出度 M2(T/(10W:m-) 1.0 M(T)="M(T=a74 0 可见光区 式中 0.5 6000K o=5.670×108W.m2.K 3000X/nm 斯特藩-玻耳兹曼常数 0x10002000 第十五章量子物理 8

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 8 1 斯特藩 - 玻耳兹曼定律 4 0 M(T) = M (T)d =T   8 2 4 5.670 10 W m K − − −  =    斯特藩 - 玻耳兹曼常数 总辐出度 式中 0 1 000 2 000 1.0 ( )/(10 W m ) 14 −3 M T    / nm 可 见 光 区 m 0.5 6 000 K 3 000 K

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 2维恩位移定律 M2(T/(10W:m-) nt=b 1.0 可见光区 峰值波长 0.5 6000K 常量b=2898×103mK 3000X/nm 0x10002000 第十五章量子物理 9

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 9 2 维恩位移定律 m T = b 2.898 10 m K 3 =   − 常量 b 峰值波长 0 1 000 2 000 1.0 ( )/(10 W m ) 14 −3 M T    / nm 可 见 光 区 m 0.5 6 000 K 3 000 K

物理学 15-1黑体辐射普朗克能量子假设 第五版 例1(1)温度为20°C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A=483mm,试由 此估算太阳表面的温度.(3)以上两辐出度 之比为多少? 解(1)由维恩位移定律 b2898×10 nm=9890 nm 7 293 第十五章量子物理 10

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 10 nm 9 890 nm 293 2.898 10 3 1 m =  = = − T b  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？ 20 C  m = 483nm