黑体辐射 普朗克能量子假说

16-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
测量黑体辐射出射度实验装置
s小孔 L 1
T
空腔
平行光管
L 2 会聚透镜
棱镜
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c
热电偶
16-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
M (T)/1 (10W 4 m 3) M (T)0 M (T)dT4
可
1.0
见
光
区
斯特藩-波尔兹曼定律：
黑体辐出度与黑体热力学 温度的四次方成正比
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16-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
1.单色辐出度
从热力学温度为T物体的单位面积上，单位时
间内，在波长λ附近单位波长范围内所辐射的
电磁波能量
M (T)dM d
c2.辐出度v
M 上在所(单T 辐位)射 时出d间dM 的内各，种从波温长c度2的为dd 电M T磁的波黑的体能的c2量单M 总位v和面(T积)
四 普朗克假设 普朗克黑无体忧P辐PT整射理发公布式
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16-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
热辐射：任何物体在任何温度下，由于分 子、原子受到热激发而使物体向外发射电 磁辐射的现象。 物体在辐射的同时，也吸收辐射
平衡热辐射：辐射的能量等于在同一时间所吸收的能量
特征是物体的温度保持不变
有关热辐射的实验表明： 1.任何物体都辐射电磁波 2.辐射电磁波的能量及能量按波长的分布均与温度有关 3.好的辐射体同时也是好的吸收无体忧PPT整理发布
因为M dλ(T 与d)ν 始2终 0反M 号，(上T式)无d 可忧P以PT整表单理示发位布为:W·m－2
M(T) c Mv精(品T课件)
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1.黑体： 辐射（吸收）能力最强的物体，能全部吸收 一切外来辐射。不反射，不投射。 黑体是理想模型
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出度的峰值波长 m48n3m，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（132）由由维斯维恩 特恩位 藩位移移-定定玻律律耳兹曼定律
T M m 2( T 2 T ) b 1 m M (T 2 2 1 .4 ) 8 .8 2 8 ( 9 T 9 2 9 1 3 1 8 1 8 T 1 0 3 ) 0 9 0 3 4 3无n K 忧1 PP.m 7 T 整6 理 9 发0 1 6 8 布 5 090 K n 00m
0.5
6 000 K
斯特藩-波尔兹曼常数：
3 000 K
0
1
m
000
000
5 .6 7 1 8 0 0m W 2 K 4
/nm
2
注意：
随温度的无忧升PPT高整理辐发出布 度增大
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维恩位移定律：
只适用于短波
当黑体的热力学温度升高时，与单色辐出度 相对应的波长向短波方向移动
迁到其它一个可能状态.
（1858—1947）
对频率为 的谐振子,
其最小能量为 = h (普朗无克忧常PPT数整h理=发6布.63×10 -34
J·s) 精品课件
一个谐振子的能量为
En
nh
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普朗克黑体辐射公式
M (T)d
2πh3 d c2 ehν/kT1
M (T)d
mT b 常量 b2.89 17 3 0 m K
M0(T)
2200K 2000K
注意： b为与温度无关的常数
1800K 1600K
温度 发射的能量
m
无电忧P磁PT整波理发的布 短波成分
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16-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
（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
人红体外就热是像一诊个 断自所然检的查生的物是红体外表辐温射度源这，一是生恒理温机动能，它 物所，反能映维的持是一 被定检的测体部温位，的当皮人肤体血患流病 量或及某调些节生血理流量的 状神况经发（生主变要化 是交时感，神这经种）全身作或用局的部变的化；热由平红衡外受热到像仪 破所坏提或供影的响图像并不表示人体内无部忧的PP某T整种理发构布造，而是人 体表面的温度分布图像，称为人体的功能影像
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只适用于长波
M 瑞(T 利)1 (- 9 金0 W 斯公式2/H ()m z )M瑞(利T)-金2πc斯2公2k式T
6
5
* * 实验曲线
**
4
*
3
*
2* 1*
*
01
**T200k0 ν小（长波）时
* *
与实验曲线符合良好
2
3
***
无忧νPPT大整理（发短布 波）时
2πhc3 d 5 ehν/kT1
实验结果
M
维恩线
瑞利－金斯线
普朗克线
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人体是一个辐射体，其辐射的能量可以用下
式表示： WT4 斯特藩-波尔兹曼定律
W 表示人体每秒每平方厘米辐射功率(瓦)
ε表示皮肤辐射率，σ为常数
从式中可以看出，人体辐射能功率与皮肤绝
精品/课1件 014Hz“紫外灾难”
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构成黑体腔壁的辐射物质中电
子的振动可视为一维谐振子,它
们和腔内的电磁场交换能量(辐
射和吸收). 而这些微观的谐振
子只能处于某些特殊的状态,在
这些特殊状态中,它们相应的能
量是某一最小能量(叫能量子
）的整数倍,在辐射和吸收能量
时,振子只能从一个可能状态跃 普朗克
说
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1899年开尔文在欧洲科学家新年聚会的贺词中说 ：
物理学晴朗的天空上， 飘着几朵令人不安的乌云
迈克尔逊 —莫雷实验
光电效应
康普顿效应
黑体辐射
氢原子光谱
狭义相对论
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主讲内容
一 黑体 黑体辐射
二 斯特藩-波尔兹曼定律 维恩位移定律
三 黑体辐射的瑞利-金斯公式 经典物理的困难
色如何，辐射率ε精都品课近件于1。
16-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
医用热像图术(Medical Thermography) ,是 利用人体红外辐射成像原理,研究体表温度布 状态的一种现代物理学检测技术。
红外线热像仪是一种测量人体表面温度分状 态的仪器，它是利用人体的红外辐射把热能 转换成电信号，扫描成像的原理，揭示人体 温度的分布及其变化规律，从而对疾病做出 诊断。
对温度T的四次方成正比。 维恩位移定律
从 m ax
b T
知，物体辐射能最大值的分布，
随着绝对温度的增加而向波长短的方向移动。
正常人体的辐射本领与绝对温度310°K的黑体相
似，辐射能主要分布在红外线长波部分，其波
段范围在5—5Leabharlann Baiduμm之间，其中8—14 μm占全部
人体辐射能的46％ ， m a x 在无9忧．PPT5整理μ发m布处。不论肤
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红外热像图检查的临床应用范围
1． 健康人群普查：疾病的初筛，亚健康状态。 2． 肿瘤早期诊断：乳腺癌，皮肤癌，甲状腺癌等。 3． 血循环早期障碍疾病的诊断：脑血管病变，心肌供 血不足，糖尿病足等。 4． 炎症性疾病的诊断：强直性脊柱炎，腱鞘炎，前列 腺炎等。 5． 疼痛性疾病的诊断：头痛、神经痛，颈肩腰腿痛， 关节疼痛等。 6． 周围神经疾病的诊断：偏头痛，脊髓损伤，面瘫、 面肌痉挛等。 其他疾病的诊断及医学研究：冻烧伤面积及深度测定， 冠等脉。搭桥术、移植手术过程检测无忧，P疗PT整效理评发布价、针灸选穴