高二物理競(jìng)賽：黑體輻射普朗克量子假設(shè)課件

1量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的歷史.其間，經(jīng)過(guò)愛(ài)因斯坦、玻爾、德布羅意、玻恩、海森伯、薛定諤、狄拉克等許多物理大師的創(chuàng)新努力，到20世紀(jì)30年代就建立了一套完整的量子力學(xué)理論.量子力學(xué)宏觀領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)現(xiàn)代物理的理論基礎(chǔ)量子力學(xué)相對(duì)論量子力學(xué)微觀世界的理論起源于對(duì)波粒二象性的認(rèn)識(shí)2一、熱輻射絕對(duì)黑體輻射定律熱輻射任何物體在任何溫度下，都向外發(fā)射波長(zhǎng)不同的電磁波.在不同的溫度下發(fā)出的各種電磁波的能量按波長(zhǎng)的分布不同.這種能量按波長(zhǎng)的分布隨溫度而不同的電磁輻射叫做熱輻射.實(shí)驗(yàn)證明熱輻射具有如下規(guī)律:（1）輻射能量按頻率的分布隨溫度而不同.

（2）不同物體在某一頻率范圍發(fā)射和吸收輻射的能力不同;同一物體在某一頻率范圍發(fā)射越強(qiáng),吸收也越強(qiáng).3實(shí)驗(yàn)表明：輻射本領(lǐng)越大的物體，吸收本領(lǐng)也越大.黑體能全部吸收投射在它上面的各種波長(zhǎng)的電磁波的物體稱(chēng)為黑體.（黑體是理想模型）4

單色輻射本領(lǐng)（單色輻出度）單位時(shí)間內(nèi)從物體的單位面積上發(fā)出的波長(zhǎng)在附近單位波長(zhǎng)間隔所輻射的能量.單色輻射本領(lǐng)單位：51.斯忒藩—玻耳茲曼定律斯忒藩常數(shù)2.維恩位移定律維恩常數(shù)峰值波長(zhǎng)輻射本領(lǐng)按波長(zhǎng)的分布曲線6例16.1在地球大氣層外的飛船上，測(cè)得太陽(yáng)輻射本領(lǐng)的峰值在465nm處.假定太陽(yáng)是一個(gè)黑體，試計(jì)算太陽(yáng)表面的溫度和單位面積輻射的功率.解：根據(jù)維恩位移定律可得太陽(yáng)表面的溫度為根據(jù)斯忒藩—玻耳茲曼定律，太陽(yáng)單位面積所輻射的功率為

7瑞利—金斯公式經(jīng)典物理的困難E瑞-金線維恩線實(shí)驗(yàn)結(jié)果紫外災(zāi)難其短波極限為無(wú)限大(0，E)8二、普朗克量子假設(shè)普朗克常數(shù)能量子

普朗克假設(shè)：黑體由帶電諧振子組成；這些諧振子的能量不能連續(xù)變化，只能取一些分立值，這些分立值是最小能量ε的整數(shù)倍.普朗克公式帶電諧振子吸收或發(fā)射能量為9例16.2某物體輻射頻率為的黃光，這種輻射的能量子的能量是多大？此能量就是輻射體在輻射或吸收黃光過(guò)程中最小的能量單元.解：根據(jù)普朗克能量子公式10

普朗克（MaxKarlErnstLudwigPlanck，1858–1947）德國(guó)理論物理學(xué)家，量子論的奠基人，1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者.1900年12月14日他宣讀了以《關(guān)于正常光譜中能量分布定律的理論》為題的論文，提出能量量子化的假設(shè)，并導(dǎo)出黑體輻射能量分布公式.

1905年愛(ài)因斯坦在能量量子化的啟發(fā)下提出了光量子的假設(shè),并成功解釋了光電效應(yīng).11散射光波長(zhǎng)的改變量?jī)H與有關(guān)散射光子能量減?。?）結(jié)論12（4）討論（5）物理意義若則,可見(jiàn)光觀察不到康普頓效應(yīng).光子假設(shè)的正確性，狹義相對(duì)論力學(xué)的正確性.微觀粒子也遵守能量守恒和動(dòng)量守恒定律.與的關(guān)系與物質(zhì)無(wú)關(guān)，是光子與近自由電子間的相互作用.散射中的散射光是因光子與金屬中的緊束縛電子（原子核）的作用.13解：例16.6波長(zhǎng)

的X射線與靜止的自由電子碰撞.在與入射方向成90°角