2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：黑體輻射的基本規(guī)律

1、黑體輻射的基本規(guī)律 12在不同溫度下，絕對黑體的單色輻出度M0 (T)按波長分布的實驗曲線（動畫）。 3斯特藩-玻耳茲曼定律：黑體的輻射出射度與黑體溫度的四次方成正比，即 其中 = 5.6705110-8 Wm-2K-4 稱為斯特藩常量。 維恩位移定律：隨著黑體溫度的升高，其單色輻出度最大值所對應(yīng)的波長 m 按照T -1 的規(guī)律向短波方向移動，即 其中常量b = 2.89775610-3 m K。 由實驗結(jié)果與理論分析得到兩個規(guī)律：4兩個定律的應(yīng)用：1.斯特藩-玻耳茲曼定律的應(yīng)用制成輻射高溫計2.維恩位移定律的應(yīng)用天文學(xué)家根據(jù)它計算恒星的溫度。5維恩假定諧振子的能量按頻率的分布類似于麥克斯韋速

2、率分布，由經(jīng)典統(tǒng)計物理學(xué)方法導(dǎo)出維恩公式 1.維恩公式當(dāng)時的重大問題：尋找C1和c2是兩個由實驗確定的參量。6維恩公式只是在短波波段與實驗曲線相符（看下圖）。72.瑞利-金斯公式（瑞利-金斯公式） 瑞利-金斯公式在長波波段與實驗相符。物理學(xué)史上曾稱為“紫外災(zāi)難”。 由瑞利和金斯根據(jù)經(jīng)典電動力學(xué)和經(jīng)典統(tǒng)計物理學(xué)理論得出。式中C為真空光速，k為玻爾茲曼常量。8Rayleigh - Jeans vs Planck 9（動畫）10普朗克能量子假定 物體若發(fā)射或吸收頻率為的電磁輻射，只能以 = h為單位進(jìn)行，這個最小能量單位就是能量子，物體所發(fā)射或吸收的電磁輻射能量總是這個能量子的整數(shù)倍，即 E = n

3、 = n h ，n = 1, 2, 3, 111900年，普朗克綜合了維恩公式和瑞利-金斯公式，由自己的能量子假定得普朗克輻射公式 式中h稱為普朗克常量，其值為h = 6.626075510-34 Js。 普朗克的能量子思想使物理學(xué)發(fā)生了劃時代的變化。 12普朗克（18581947） 德國理論物理學(xué)家，量子論的奠基人. 1900年他在德國物理學(xué)會上，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. 勞厄稱這一 天是“量子論的 誕生日”.量子論 和相對論構(gòu)成了近代物理學(xué)的研究 基礎(chǔ).13 例1：對太陽輻射的觀測發(fā)現(xiàn)，在波長471.0 nm附近單色輻出度為最大，試估計太陽表面的溫度。 解: 根據(jù)維恩位移律，得 例2：試由普朗克公式導(dǎo)出斯特藩-玻耳茲曼定律，并求出斯特藩常量。 解: 設(shè)兩個量和由式求得所以普朗克公式變?yōu)?4根據(jù) 黑體的輻出度為查