高二物理競賽：黑體輻射普朗克量子假設課件

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，經過愛因斯坦、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30年代就建立了一套完整的量子力學理論.量子力學宏觀領域經典力學現代物理的理論基礎量子力學相對論量子力學微觀世界的理論起源于對波粒二象性的認識2一、熱輻射絕對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的分布不同.這種能量按波長的分布隨溫度而不同的電磁輻射叫做熱輻射.實驗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,吸收也越強.3實驗表明：輻射本領越大的物體，吸收本領也越大.黑體能全部吸收投射在它上面的各種波長的電磁波的物體稱為黑體.（黑體是理想模型）4

單色輻射本領（單色輻出度）單位時間內從物體的單位面積上發(fā)出的波長在附近單位波長間隔所輻射的能量.單色輻射本領單位：51.斯忒藩—玻耳茲曼定律斯忒藩常數2.維恩位移定律維恩常數峰值波長輻射本領按波長的分布曲線6例16.1在地球大氣層外的飛船上，測得太陽輻射本領的峰值在465nm處.假定太陽是一個黑體，試計算太陽表面的溫度和單位面積輻射的功率.解：根據維恩位移定律可得太陽表面的溫度為根據斯忒藩—玻耳茲曼定律，太陽單位面積所輻射的功率為

7瑞利—金斯公式經典物理的困難E瑞-金線維恩線實驗結果紫外災難其短波極限為無限大(0，E)8二、普朗克量子假設普朗克常數能量子

普朗克假設：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程中最小的能量單元.解：根據普朗克能量子公式10

普朗克（MaxKarlErnstLudwigPlanck，1858–1947）德國理論物理學家，量子論的奠基人，1918年諾貝爾物理學獎的獲得者.1900年12月14日他宣讀了以《關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，并導出黑體輻射能量分布公式.

1905年愛因斯坦在能量量子化的啟發(fā)下提出了光量子的假設,并成功解釋了光電效應.11散射光波長的改變量僅與有關散射光子能量減?。?）結論12（4）討論（5）物理意義若則,可見光觀察不到康普頓效應.光子假設的正確性，狹義相對論力學的正確性.微觀粒子也遵守能量守恒和動量守恒定律.與的關系與物質無關，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

的X射線與靜止的自由電子碰撞.在與入射方向成90°角