大学物理-24-1黑体辐射 光电效应.pdfVIP

第六篇 量子物理基础 前 言 经典物理19世纪末趋于完善。使人感到，经典物理似 可解决所有问题:  海王星的发现（Leverrier,1846） “不必向天空看一眼就发现了这颗新行星” “是在Leverrier的笔尖下看到的，····” 迈克尔孙— 黑体辐射 莫雷实验 解决了经典物 理宏观、低速 相对论 量子论 的局限性 近代物理的理论基础 本篇的主要教学内容： 量子理论的基本概念 量子力学解决问题的基本思路和方法 敲开量子物理大门的首要问题 是 关于光的本质的认识 光具有波动性 已被大量实验证明 但 光与物质相互作用的大量实验 使经典的波动理论遇到无法克服的困难 §1 黑体辐射和普朗克的能量子假说 一、热辐射及其特点 1. 热辐射 任何宏观物体在任何温度下都要 向外辐射电磁波，称为热辐射。 人体的热辐射 各部分温度不同，因此 铁 它们的热辐射存在差异， 这种差异可通过热象仪 块 转换成可见光图象。 暗红→橙色→蓝白色 温度 →辐射的能量 →电磁波的短波成分 温度不同时，辐射的电磁波能量及波长分布不同。 2、描述热辐射的基本物理量 1）光谱辐射度 （也称单色辐射本领） 单位时间内从物体单位表面辐射出的波长在 附 近单位波长间隔内的电磁波的能量。用Mλ (T)或 Mν (T)表示。 Mλ (T)与 T、 ( )、物质种类、表面情况有关 2 ）总辐出度 (总辐射本领) 单位时间内从物体单位表面辐射出的各种波长的 电磁波的能量总和。用M (T)表示。  M (T)  M  (T)d 单位：w/m2 0 二、平衡热辐射 加热一物体，物体所吸收的能量等于在同一时间 内辐射的能量，物体的温度不再变化，此时物体 的热辐射称为平衡热辐射。 室温 高温 吸收好 辐射好 白底黑花瓷片 好的辐射体一定也是好的吸收体 三、黑体 研究热辐射的理想模型 黑体： 可吸收全部到达它表面的电磁辐射 • 在各种材料中 黑体的光谱辐射度最大 黑体是吸收（辐射）能力最强的物体。 1859年 基耳霍夫证明： 平衡态时 黑体辐射只依赖于物体的温度，与构 成黑体的材料、形状无关 维恩设计的黑体 不透明介质空腔开一小孔，小 孔面积远小于空腔内表面积， 电磁波射入小孔后，很难再从 小孔中射出，几