14黑体辐射的实验规律 PPT
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14黑体辐射详解PPT课件
公式在短波区域 明显与实验不符， 而理论上却找不出 错误
16
第
十
五
新实验
章
尖锐矛盾
量
经典物理
子
物
理
0 结果
相对论
紫外灾难
安宏
量子论
’s formula）
章量1900.10.19年德国物理学家普朗克根据实验数据拼凑了 子一个公式：“普朗克公式”
物
M理 (T)
12
安宏
第热辐射的实验曲线
十
五 章
热辐射的实验规律
量
子
M (T)
物
60
2200K
理
50
21080000000度度度 火 炉
40 2000K
30
20
1800K
炉火纯青
10
1600K
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
13
安宏
第热辐射规律的理论解释
十
五
章
量
实验规律——找到了
子 物
实验曲线——画出来了
理
下一步
要上升到理论：从理论上找到符合实验曲线
的函数式
14
安宏
第热辐射规律的理论解释
十五热辐射的理论解释M (T)
章
量当时经典物理占统治地位，人们自然用经典学
子理论来解释热辐射并建立了两个公式：
物
理
1.02.0 3.04.05.0 6.0 7.08.0 9.0
1）维恩公式（Wien’s formula）
物理种方“式我来试消图除将hEn纳入nh经典这理一论关的系范式围。，它但写一道切：
这样的尝试都失败了，这个量非常顽固”。后来 他又说：“在好几年内我花费了很大的劳动，徒 劳地去尝试如何将作用量子引入到经典理论中去。 我的一些同事把这看成是悲剧，但我有自已的看 法，因为我从这种深入剖析中获得了极大的好处 ，起初我只是倾向于认为，而现在是确切地知道
4.1 普朗克黑体辐射理论 课件(共20张PPT)
800 K
1000
K
1200
K
1400
K
2. 辐射的原因：物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同
频率做无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各
种波长的电磁波，形成的电磁波谱。
3. 特性：室温时，主要成分是波长较长的电磁波；当温度升高时，波长较短的电
磁波成分越来越强。
辐射强度及波长成分的分布随温度变化
新知讲解
一、黑体与黑体辐射
1.黑体：如果一个物体能够完全吸收入射的各种波长的电
磁波，而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
2.黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电
磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。
注意：（1）黑体是个理想化的模型。
（2）一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体辐射电磁波的强度
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动
谢 谢
按波长的分布只与黑体的温度有关。
新知讲解
二、黑体辐射的实验规律
1.测量黑体辐射的实验原理图
加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。
T
空腔
平行光管
三棱镜
新知讲解
二、黑体辐射的实验规律
2.辐射强度按波长分布与温度的关系
特点：随温度的升高
①各种波长的辐射强度都在增加；
普朗克黑体辐射理论
新知导入
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，物理学家威廉·汤姆孙勋爵作了
展望新世纪的发言：
科学的大厦已经基本完成，后辈的物理
学家只要做一些零碎的修补工作就行了
p14_1黑体辐射的规律
M(λ,T)表示在单位时间内从物体表面单位面积 发射的波长在附近单位波长间隔内的辐射本 其中，k为玻 领，是波长和温度的函数，其单位是W/m3。 尔兹曼常数， 2 h为普朗克常 2 π hc 普朗克提出的 M ( , T ) 数，c为真空 hc 5 黑体单色辐射 [exp( ) 1] 中的光速。 kT 本领的公式为
x3 4 d x CIT x e 1
0
手工计算I的步骤如下
x e 3 x nx I dx x e e dx x3 e nx dx x 1 e n 0 0 0 n 1 0
1 设y = nx， I 4 n 可得 n 1
一般用迭代算法计算上式之值，除了 零解之外，可得xm的值为4.965。
hc 0.0029 可得 T m kxm 这就是维恩常数。
理论值与实验值 也符合得很好。
取温度为 参数，黑 体的单色 辐射本领 与波长的 关系如图 所示。
不论温度是多少，单 色辐射本领随波长的 增加先增加再减小。 峰值波长与温度的关系 遵守维恩位移定律：峰 值波长与温度成反比。
4 4 5 hc 2 π k x , M ( x, T ) 3 2 Tx x kT h c (e 1)
当波长趋于零时， x趋于无穷大，单色辐射本领M趋于零； 当波长趋于无穷大时， x趋于零，单色辐射本领M也趋于零。 因此单色辐射本领随波长的变化有极值。
令dM(x,T)/dx = 0，可得方程 xm = 5[1 – exp(-xm)] ，
{范例14.1} 黑体辐射的规律
根据实验得出两个黑体辐射实验规律。黑体的总辐射本 领(能力)为P(T) = σT4，这就是斯特藩-玻尔兹曼定律， 其中，σ = 5.67×10-8W/(m2· K4)，σ称为斯特藩常数。 黑体的单色辐射本领(能力)的峰值波长与温 度的关系为Tλm = b，这就是维恩位移定律， 其中，b = 2.897×10-3m· K，b称为维恩常数。 根据普朗克提出的黑体辐射公式，计算 斯特藩常数和维恩与温度有什么关系？
《黑体辐射》PPT课件
二、经典理论的困难：
* 经典认为饱和电流应该与光强成正比，光强越大，饱和电流 应该越大，光电子的初动能也该越大。与光的频率无关。但实 验说明饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动 能也与频率有关。
* 只要频率高于红限频率ν0 ，既使光强很弱也有光电流；频率
低于红限频率时，无论光强再大也没有光电流。而经典认为有 无光电效应不应与频率有关。
在波长 附近单位波长间隔中的能量。
e(,T)dd (E ,T)
平衡热辐射: 辐射和吸收的能量恰好相等时，物体和辐射 场就处于温度一定的平衡态，平衡态下的辐射称为平衡热 辐射。一个好的辐射体也是一个好的吸收体
此时辐射辐出度与单色辐出度的关系为：
E (T)0 e(,T)d
二、黑体的辐射定律
物体与物体之间存在辐射场，物体不仅能辐射电磁波， 同时也能吸收照射到它外表的电磁波。当吸收能量 和反射能 量相等时，到达平衡。物体和辐射场处于同一温度，这时物 体和辐射场所处的状态称为平衡态。
例质15等-1信由息测。量得到太阳辐射谱的峰值处在 m4.910 7m，
计算太阳的表面温度和单位表面积上所辐射的功率；如太阳的辐
射是常数，其直径 d1.3 9 190 m ，求太阳在一年内由于辐射而
损失的质量。
解： 将太阳看作黑体 由 Tmb 得
太阳的外表温度 T b m 2 4 .8 .9 1 9 1 7 0 7 3 0 5 .9 13 (0 K )
〔1〕λ较小时 ekT 1 得维恩公式
e 0 (,T ) 2 h 2 c 5 e k h T c2 h 52 e c k h Tc
e0(,T)c1 5eCT 2
c12hc2
c2
hc k
〔2〕λ较大时 ex1xx2 得瑞利--琼斯公式
普朗克黑体辐射理论-ppt课件
2.1900年，爱因斯坦从苏黎世联邦工业大学毕业，5年后受量子化启发 提出了光量子,成功的解释了光电效应。1921年获诺奖。
3.1900年15岁的玻尔(Niels Bohr)正在哥本哈根的中学里读书。13年 后，他提出了原子轨道量子化，成功解释了氢原子发光现象。1922年 获诺奖
4.1900年，康普顿8岁，23年后，通过实验最终使物理学家们 确认光量子图景的实在性，1927年获诺奖。
2.表达式 ε ＝ hν
1）ν是带电微粒的振动频率 波源的频率 即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率
2）h 常量 普朗克常量 h＝6.62607015×10-34 J·s
带电微粒辐射或 吸收能量E=nε
n=1,2,…
能量量子化
四、能量量子化——物理学的新纪元
1.1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐射的论文， 宣告了量子的诞生。那一年他42岁。普朗克把能量子引入物理学,正 确地破除了”能量连续变化”的传统观念,成为现代物理学思想的基 石之一, 为我们打开了量子之门。1918年获诺奖。
一、黑体与黑体辐射
1.黑体 理想模型 “完美的”吸收器、发射器
能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 的物体就是绝对黑体，简称黑体。
已知物体都能辐射红外线（电磁波）
烟煤
2.黑体辐射的特点
电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 这样的辐射更能反映具有普遍意义的热辐射客观规律
一、黑体与黑体辐射
大多数人想改造这个世界,但却极少数人想改造自己
——列夫·托尔斯泰
但最终确是极少数改造自己的人改造了世界
选择性必修三
电磁波的 粒子性认识
原子结构的 认识
波粒二象性
选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性
3.1900年15岁的玻尔(Niels Bohr)正在哥本哈根的中学里读书。13年 后，他提出了原子轨道量子化，成功解释了氢原子发光现象。1922年 获诺奖
4.1900年，康普顿8岁，23年后，通过实验最终使物理学家们 确认光量子图景的实在性，1927年获诺奖。
2.表达式 ε ＝ hν
1）ν是带电微粒的振动频率 波源的频率 即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率
2）h 常量 普朗克常量 h＝6.62607015×10-34 J·s
带电微粒辐射或 吸收能量E=nε
n=1,2,…
能量量子化
四、能量量子化——物理学的新纪元
1.1900年12月14日，普朗克在柏林宣读了他关于黑体辐射的论文， 宣告了量子的诞生。那一年他42岁。普朗克把能量子引入物理学,正 确地破除了”能量连续变化”的传统观念,成为现代物理学思想的基 石之一, 为我们打开了量子之门。1918年获诺奖。
一、黑体与黑体辐射
1.黑体 理想模型 “完美的”吸收器、发射器
能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 的物体就是绝对黑体，简称黑体。
已知物体都能辐射红外线（电磁波）
烟煤
2.黑体辐射的特点
电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 这样的辐射更能反映具有普遍意义的热辐射客观规律
一、黑体与黑体辐射
大多数人想改造这个世界,但却极少数人想改造自己
——列夫·托尔斯泰
但最终确是极少数改造自己的人改造了世界
选择性必修三
电磁波的 粒子性认识
原子结构的 认识
波粒二象性
选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性
第一节 普朗克黑体辐射理论(共15张PPT)
三.能量子（普朗克的量子化理论）
2. 普朗克的量子化理论
普朗克认为：物体发射或吸收的能量不是连 续的，而是一份一份的。每一份叫做一个能 量子，每一个能量子的能ɛ=hγ
h~普朗克常 h6.6 313 0j4•s
γ~ 电磁波的频率
学习互动
例1 关于黑体辐射电磁波的强度与波长的关系, 图4-1-1中正确的是 ( B )
6.要求学生仔细阅读文本，结合文本 内容分 析“成长” 的含义 即可。 注意从 两方面 。一方 面特教 学生的 成长； 另一方 面：特 教老师 和校长 的心路 历程的 成长。 注意结 合内容 阐述。
7.．作者选择一个诗意场景和象征性 物象，“ 花开、 微风、 花香”， 渲染一 种美好 的氛围 ，暗示 人们对 美好事 物的向 往和追 求，结 尾再次 照应渲 染升华 主题， 达到“ 妈妈”和 “花”互 喻的效 果。文 字诗意 灵动， 唤起读 者的审 美感受 ，暗示 并赞美“ 妈妈” 最善最 美的心 灵
图4-1-1
[解析] 黑体辐射 电磁波的强度与 温度有关,温度 越高,辐射强度 越大.随着温度 的升高,黑体辐 射强度的极大值 向波长较短的方 向移动,故B正确.
学习互动
例2 萤火虫是一种能发光的小昆虫,我国古代有人叫它“夜照”.萤火虫 主要生活在树丛中、小河边.夏天的夜晚,它在空中飞来飞去,尾部那 黄绿色的光点一闪一闪的,像一盏盏小灯笼.通常情况下灯泡只有10% 的功率用以发光,其余的90%全都转化成热浪费了.而萤火虫却不发热, 可以使其功率全部用以发光.若萤火虫发光的功率P=0.01 W,设其发光
向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速 c=3×108 m/s.求:
(1)萤火虫每秒钟辐射的光子数;
2. 普朗克的量子化理论
普朗克认为：物体发射或吸收的能量不是连 续的，而是一份一份的。每一份叫做一个能 量子，每一个能量子的能ɛ=hγ
h~普朗克常 h6.6 313 0j4•s
γ~ 电磁波的频率
学习互动
例1 关于黑体辐射电磁波的强度与波长的关系, 图4-1-1中正确的是 ( B )
6.要求学生仔细阅读文本，结合文本 内容分 析“成长” 的含义 即可。 注意从 两方面 。一方 面特教 学生的 成长； 另一方 面：特 教老师 和校长 的心路 历程的 成长。 注意结 合内容 阐述。
7.．作者选择一个诗意场景和象征性 物象，“ 花开、 微风、 花香”， 渲染一 种美好 的氛围 ，暗示 人们对 美好事 物的向 往和追 求，结 尾再次 照应渲 染升华 主题， 达到“ 妈妈”和 “花”互 喻的效 果。文 字诗意 灵动， 唤起读 者的审 美感受 ，暗示 并赞美“ 妈妈” 最善最 美的心 灵
图4-1-1
[解析] 黑体辐射 电磁波的强度与 温度有关,温度 越高,辐射强度 越大.随着温度 的升高,黑体辐 射强度的极大值 向波长较短的方 向移动,故B正确.
学习互动
例2 萤火虫是一种能发光的小昆虫,我国古代有人叫它“夜照”.萤火虫 主要生活在树丛中、小河边.夏天的夜晚,它在空中飞来飞去,尾部那 黄绿色的光点一闪一闪的,像一盏盏小灯笼.通常情况下灯泡只有10% 的功率用以发光,其余的90%全都转化成热浪费了.而萤火虫却不发热, 可以使其功率全部用以发光.若萤火虫发光的功率P=0.01 W,设其发光
向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速 c=3×108 m/s.求:
(1)萤火虫每秒钟辐射的光子数;
2022-2023高中物理竞赛课件：绝对黑体和黑体辐射的基本规律
绝对黑体和黑体辐射的基本规 律
绝对黑体和黑体辐射的基本规律
黑体辐射的实验定律
实验规律： 1)斯特藩-玻耳兹曼定律
1879年，斯特藩实验总结出、1884年 玻耳兹曼由经典理论导出黑体辐出度 与温度的关系：
MB (T)
M (T ) = T 4
= 5.6710 -8 W/m2K4
2)维恩位移定律
m
能谱分布曲线的峰值对
例：地球的表面温度约为300K，算得λm约为10μm, 处在红外 波段。由于红外线不被大气所吸收，所以利用遥感技术可 对地球的表面进行遥测，分析植被、地质等信息。
重要应用：红外传感温度仪、夜视仪（军事、侦察）、报警器、 卫星遥感仪、导弹寻踪传感仪…
绝对黑体和黑体辐射的基本规律
黑体辐射的实验定律
以上两定律的应用
1918年他荣获诺贝尔物理学奖
➢意义
1、首次提出微观粒子的能量是量子化的， 打破了经典物理学中能量连续的观念。
2、打开了人们认识微观世界的大门, 在物理学发展史上起了划时代的作用.
爱因斯坦评价：
“这一发现成为 20 世纪整个物理研究的基础，从那时起，
几乎完全决定了物理学的发展”。
2)
斯特藩-玻尔兹曼定律 M (T ) = T 4
普朗克从这些假设出发可以得到他的黑体辐射公式：
1、普朗克假说圆满地解释了绝对黑体的辐射问题。 2、从普朗克公式可导出斯特藩玻耳兹曼定律，维恩公式，
维恩位移定理、瑞利—金斯公式。
出发可以得到他的黑体辐射公式：
1、普朗克假说圆满地解释了绝对黑体的辐射问题。 2、从普朗克公式可导出斯特藩玻耳兹曼定律，维恩公式，
普朗克又紧张工作了两个月，他终于发现，要对这个公式 作出合理的解释，唯一的出路是作出一个大胆的假设：
绝对黑体和黑体辐射的基本规律
黑体辐射的实验定律
实验规律： 1)斯特藩-玻耳兹曼定律
1879年，斯特藩实验总结出、1884年 玻耳兹曼由经典理论导出黑体辐出度 与温度的关系：
MB (T)
M (T ) = T 4
= 5.6710 -8 W/m2K4
2)维恩位移定律
m
能谱分布曲线的峰值对
例：地球的表面温度约为300K，算得λm约为10μm, 处在红外 波段。由于红外线不被大气所吸收，所以利用遥感技术可 对地球的表面进行遥测，分析植被、地质等信息。
重要应用：红外传感温度仪、夜视仪（军事、侦察）、报警器、 卫星遥感仪、导弹寻踪传感仪…
绝对黑体和黑体辐射的基本规律
黑体辐射的实验定律
以上两定律的应用
1918年他荣获诺贝尔物理学奖
➢意义
1、首次提出微观粒子的能量是量子化的， 打破了经典物理学中能量连续的观念。
2、打开了人们认识微观世界的大门, 在物理学发展史上起了划时代的作用.
爱因斯坦评价：
“这一发现成为 20 世纪整个物理研究的基础，从那时起，
几乎完全决定了物理学的发展”。
2)
斯特藩-玻尔兹曼定律 M (T ) = T 4
普朗克从这些假设出发可以得到他的黑体辐射公式：
1、普朗克假说圆满地解释了绝对黑体的辐射问题。 2、从普朗克公式可导出斯特藩玻耳兹曼定律，维恩公式，
维恩位移定理、瑞利—金斯公式。
出发可以得到他的黑体辐射公式：
1、普朗克假说圆满地解释了绝对黑体的辐射问题。 2、从普朗克公式可导出斯特藩玻耳兹曼定律，维恩公式，
普朗克又紧张工作了两个月，他终于发现，要对这个公式 作出合理的解释，唯一的出路是作出一个大胆的假设：
1、黑体辐射ppt课件
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K 1400K
9
为了描述物体热辐射能按波长分布的规律，引
入单色辐出度 M (,T ) 的概念。
M (,T ) dE d
SI单位为W/m3
──单位时间内、从物 体单位表面积上发射的波 长在λ附近，单位波长范 围内的电磁波能量。
曲线下方窄条区面积的意义?
克以《维恩辐射定律的改进》为题，报告了他修改后
的公式。
MB ( ,T )
2 h
c2
3
eh / kT
1
鲁本斯把这 “ 幸运地猜出来的内插公式 ” 同最 新的实验结果比较，发现：该公式在全波段与实验结 果惊人地符合！
应当指出，普朗克公式当时完全是参照实验结果 凑出来的。至于它的物理解释是什么，还是一个谜！
MB (T )
0 MB (,T )d
T 4
即，辐出度与 T 4 成正比
式中
5.67051108 Wm-2K-4
──斯特藩─玻耳兹曼常量
16
③维恩位移定律
从实验曲线可以看出，随着温度的升高，与黑
体辐出度 MB (,T ) 的最大值对应的波长λm 将向波
长减小的方向移动。
1893年，维恩用热力学理论推出
a(,T ) 1
─这表明对入射电磁辐射的完全吸收， 具有这种性质的物体称为绝对黑体。
实验表明吸收能力强的物体辐射能力也强。
绝对黑体在自然界是不存在的。例如：煤烟，
吸收系数大约为0.99。
因此黑体也象质点、刚体、理想气体一样，是
一种理想模型。
12
在实验研究中，维恩找 到了一个建立理想黑体模型 的好办法，即用不透明材料 制成一个开有小孔的空腔。
800K
1000K
1200K 1400K
9
为了描述物体热辐射能按波长分布的规律，引
入单色辐出度 M (,T ) 的概念。
M (,T ) dE d
SI单位为W/m3
──单位时间内、从物 体单位表面积上发射的波 长在λ附近，单位波长范 围内的电磁波能量。
曲线下方窄条区面积的意义?
克以《维恩辐射定律的改进》为题，报告了他修改后
的公式。
MB ( ,T )
2 h
c2
3
eh / kT
1
鲁本斯把这 “ 幸运地猜出来的内插公式 ” 同最 新的实验结果比较，发现：该公式在全波段与实验结 果惊人地符合！
应当指出，普朗克公式当时完全是参照实验结果 凑出来的。至于它的物理解释是什么，还是一个谜！
MB (T )
0 MB (,T )d
T 4
即，辐出度与 T 4 成正比
式中
5.67051108 Wm-2K-4
──斯特藩─玻耳兹曼常量
16
③维恩位移定律
从实验曲线可以看出，随着温度的升高，与黑
体辐出度 MB (,T ) 的最大值对应的波长λm 将向波
长减小的方向移动。
1893年，维恩用热力学理论推出
a(,T ) 1
─这表明对入射电磁辐射的完全吸收， 具有这种性质的物体称为绝对黑体。
实验表明吸收能力强的物体辐射能力也强。
绝对黑体在自然界是不存在的。例如：煤烟，
吸收系数大约为0.99。
因此黑体也象质点、刚体、理想气体一样，是
一种理想模型。
12
在实验研究中，维恩找 到了一个建立理想黑体模型 的好办法，即用不透明材料 制成一个开有小孔的空腔。
黑体辐射 ppt课件
方面它同时又持续地发射能量，在某种机 制的调节下达到局部热动平衡。
• 中小学课本所说的太阳表面温度就是指光
球（层）的有效温度PPT（课件 5770K）。
5
• 不同的物体对同样电磁波的吸收、反射和透射 的程度各不相同。实际比较常见的是这三种同 时进行。
• 科学家们发现，分析一个问题最好是从一个过 分简化的极端状况入手，这样容易奏效。然后， 再把问题加以适当的修正，让它接近真实世界 中比较复杂的状况。这就是理想模型的方法。
• 黑体就是一个模型,实际上自然界并没有黑体。
PPT课件
6
• 设某物体的透射率、反射率和 吸收率分别为t、r和a，且t +r +a =1，
• 则当t =1时该物体为理想透射体；
• 当r =1时该物体为理想反射体；
• 当a =1时该物体为理想吸收体， 即绝对黑体。
PPT课件
7
• 有趣的是天文学家们在研究各种 发光天体的热辐射甚至宇宙微波 背景辐射时，普遍使用的竟然是 绝对黑体模型。
热辐射的电磁波的能量对频率有一个分布。 温度不同，热辐射的电磁波的能量不同， 频率分布也不同。
例如加热铁块，随着温度的升高: 开始不发“花盘子的两张照片
室温下，反射光
1100K，自身辐射光 （与温度有关）
激光、日光灯发光不是热辐射。
PPT课件
23
黑体的吸收本领最大，辐射本领也最大。 理论证明：
e ( T ) / a ( T ) 与材料无关的普适函数
对黑体a ( T ) 1，则PP黑T课件体的e ( T ) 普适函数 31
2. 研究黑体辐射的实验装置示意图:
热电偶(测 M(T)) e
黑体
T
光栅光谱仪 （或棱镜光谱仪）
• 中小学课本所说的太阳表面温度就是指光
球（层）的有效温度PPT（课件 5770K）。
5
• 不同的物体对同样电磁波的吸收、反射和透射 的程度各不相同。实际比较常见的是这三种同 时进行。
• 科学家们发现，分析一个问题最好是从一个过 分简化的极端状况入手，这样容易奏效。然后， 再把问题加以适当的修正，让它接近真实世界 中比较复杂的状况。这就是理想模型的方法。
• 黑体就是一个模型,实际上自然界并没有黑体。
PPT课件
6
• 设某物体的透射率、反射率和 吸收率分别为t、r和a，且t +r +a =1，
• 则当t =1时该物体为理想透射体；
• 当r =1时该物体为理想反射体；
• 当a =1时该物体为理想吸收体， 即绝对黑体。
PPT课件
7
• 有趣的是天文学家们在研究各种 发光天体的热辐射甚至宇宙微波 背景辐射时，普遍使用的竟然是 绝对黑体模型。
热辐射的电磁波的能量对频率有一个分布。 温度不同，热辐射的电磁波的能量不同， 频率分布也不同。
例如加热铁块，随着温度的升高: 开始不发“花盘子的两张照片
室温下，反射光
1100K，自身辐射光 （与温度有关）
激光、日光灯发光不是热辐射。
PPT课件
23
黑体的吸收本领最大，辐射本领也最大。 理论证明：
e ( T ) / a ( T ) 与材料无关的普适函数
对黑体a ( T ) 1，则PP黑T课件体的e ( T ) 普适函数 31
2. 研究黑体辐射的实验装置示意图:
热电偶(测 M(T)) e
黑体
T
光栅光谱仪 （或棱镜光谱仪）
4.1普朗克黑体辐射理论课件ppt—人教版高中物理选择性必修三
K）来定义千克。大K是国际千克原器 1900年普朗克的假设第一次为人们揭开了微观世界物理规律面纱的一角。
从太阳能所依赖的光电效应，到玻尔的原子模型，再到海森堡不确定性原理，我们都能看到普朗克常数的身影。
（IPK），是一个铂-铱合金圆柱体。它 了解量子假说，领会科学解释中科学假说方法
2018年11月16日，在第26届国际度量衡大会中，60个成员国代表投票通过了对千克的重新定义：
整数倍，把不可再分的能量值ε叫做能量子 它被密封在三个嵌套的玻璃钟形罩内，储存在法国赛弗尔的国际度量衡局（BIPM）内的一个金库中。
大K是国际千克原器（IPK），是一个铂-铱合金圆柱体。 普朗克本人因此获得1918年诺贝尔物理学奖。 大K是国际千克原器（IPK），是一个铂-铱合金圆柱体。 量子论使人们认识了微观世界的运动规律，并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。
• 例如：弹簧振子的能量，可以是任何值
普朗克的假设则认为微观粒子的能量是量子化 的，或者说微观粒子的能量是分立的。
• 1900年普朗克的假设第 一次为人们揭开了微观 世界物理规律面纱的一 角。普朗克本人因此获 得1918年诺贝尔物理学 奖。
《探索的动机》——爱因斯坦
• 1918年，在普朗 克60岁生日宴会 上，爱因斯坦发 表了题为《探索 的动机》的著名 演讲。
自1889年起，国际度量衡大会（GCWM） 普朗克本人因此获得1918年诺贝尔物理学奖。
1931年，五位诺贝尔得主齐聚一堂，左二和中间两位分别是爱因斯坦和普朗克。
的成员国便一致同意使用大K（Le Grand 是带电微粒的振动频率，也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率
自1889年起，国际度量衡大会（GCWM）的成员国便一致同意使用大K（Le Grand K）来定义千克。
从太阳能所依赖的光电效应，到玻尔的原子模型，再到海森堡不确定性原理，我们都能看到普朗克常数的身影。
（IPK），是一个铂-铱合金圆柱体。它 了解量子假说，领会科学解释中科学假说方法
2018年11月16日，在第26届国际度量衡大会中，60个成员国代表投票通过了对千克的重新定义：
整数倍，把不可再分的能量值ε叫做能量子 它被密封在三个嵌套的玻璃钟形罩内，储存在法国赛弗尔的国际度量衡局（BIPM）内的一个金库中。
大K是国际千克原器（IPK），是一个铂-铱合金圆柱体。 普朗克本人因此获得1918年诺贝尔物理学奖。 大K是国际千克原器（IPK），是一个铂-铱合金圆柱体。 量子论使人们认识了微观世界的运动规律，并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。
• 例如：弹簧振子的能量，可以是任何值
普朗克的假设则认为微观粒子的能量是量子化 的，或者说微观粒子的能量是分立的。
• 1900年普朗克的假设第 一次为人们揭开了微观 世界物理规律面纱的一 角。普朗克本人因此获 得1918年诺贝尔物理学 奖。
《探索的动机》——爱因斯坦
• 1918年，在普朗 克60岁生日宴会 上，爱因斯坦发 表了题为《探索 的动机》的著名 演讲。
自1889年起，国际度量衡大会（GCWM） 普朗克本人因此获得1918年诺贝尔物理学奖。
1931年，五位诺贝尔得主齐聚一堂，左二和中间两位分别是爱因斯坦和普朗克。
的成员国便一致同意使用大K（Le Grand 是带电微粒的振动频率，也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率
自1889年起，国际度量衡大会（GCWM）的成员国便一致同意使用大K（Le Grand K）来定义千克。
2020年高中物理竞赛—基础光学04光的量子性：黑体辐射(共14张PPT)
式中 5.67 108 W m2 K4
辐出度与 T 4 成正比.
10
应用：遥感和红外追踪
6000K
高温比色测温仪
可见光
估算表面温度
5
若视太阳为黑体，测得 m 550 nm
5000K
估算出太阳表面温度约 T表面 ≈
5000K
4000K
3000K
0
( m)
0.5
1.0
1.5
2.0
2. 维恩位移定律
2020高中物理竞赛
基础光学
温度
物体热辐射
材料性质
三. 黑体辐射
绝对黑体(黑体)：能够全部吸收各种波长的辐射且不反射 和透射的物体。
煤烟
约99% 黑体辐射的特点 ：
黑体模型
• 温度
黑体热辐射
材料性质
• 与同温度其它物体的热辐射相比，黑体热辐射本领最强
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
MB (10-7 × W / m2 ·m)
10
6000K 可见光
5
5000K
峰值波长 m 与温度 T 成反比
Tm 2.90106 m K
4000K
3000K
0
( m)
0.5
1.0
1.5
2.0
红外夜视仪
红外夜视图
钢水
运动时各部分温度的分布
例 测得太阳光谱的峰值波长在
Mλ
绿光区域，为 m = 0.47 m.
试估算太阳的表面温度和辐
出度。
解 太阳表面温度
m
Ts
2.9 106
m
2.9 106 0.47 106
黑体辐射PPT课件
热辐射的一些基本物理量
好的辐射体也是好的吸收体。
辐射出射度：在一定温度下，单位时间内物体单位面积上辐射的各种波长电磁波的总能量，也叫发射本领。
二、黑体辐射
在任何温度下，若物体都能吸收外来辐射，这种物体叫做黑体辐射。 用不透明的材料做一个空腔，在空腔壁开一个小孔，就得到一个黑体模型。
有关黑体辐射的实验规律 辐射出射度随绝对温度的升高而升高‘ 当黑体的温度升高时，单色辐出度的最大值向短波方向移动。
黑体辐射及普朗克公式的发现
科教陈全
一、对热辐射的认识。
通过实验认识
任何物体在任何温度下都会存在热辐射。
辐射电磁波的能量以及能量按波长的分布均与温度有关；温度增加，发射的能量增加，电磁波的短波成分增加。
单色辐出度：在一定温度下，物体在单位时间内由单位面积上辐射的单位波长间隔的辐射能，也叫单色发射本领。
经典物理学遇到困难
普朗克公式的提出
量子假说
谢谢观看
好的辐射体也是好的吸收体。
辐射出射度：在一定温度下，单位时间内物体单位面积上辐射的各种波长电磁波的总能量，也叫发射本领。
二、黑体辐射
在任何温度下，若物体都能吸收外来辐射，这种物体叫做黑体辐射。 用不透明的材料做一个空腔，在空腔壁开一个小孔，就得到一个黑体模型。
有关黑体辐射的实验规律 辐射出射度随绝对温度的升高而升高‘ 当黑体的温度升高时，单色辐出度的最大值向短波方向移动。
黑体辐射及普朗克公式的发现
科教陈全
一、对热辐射的认识。
通过实验认识
任何物体在任何温度下都会存在热辐射。
辐射电磁波的能量以及能量按波长的分布均与温度有关；温度增加，发射的能量增加，电磁波的短波成分增加。
单色辐出度：在一定温度下，物体在单位时间内由单位面积上辐射的单位波长间隔的辐射能，也叫单色发射本领。
经典物理学遇到困难
普朗克公式的提出
量子假说
谢谢观看
14-1黑体辐射
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
• 实验和理论均证明：
在各种材料中 黑体的光谱辐射度最大
15
维恩设计的黑体
空腔上的小孔
炼钢炉上的小洞
向远处观察打开 的窗子 近似黑体
16
2.黑体辐射实验规律 1) 实验规律一 维恩位移定律
m T b
b = 2.897756×10-3 m· K 或
物理学晴朗天空中的一朵乌云!
25
五、普朗克的能量子假说和黑体辐射公式 1.黑体辐射公式 1900.10.19 普朗克在德国 物理学会会议上提出一个 黑体辐射公式
2πh M (T ) 2 h / kT c e 1
3
h 6.55 1034 J s
M.Planck 德国人 1858－1947 26
热辐射与温度有关激光日光灯发光不是热辐射11光谱辐射出射度也称单色辐射本领单位时间内从物体单位表面向前方半球发出的波长在附近单位波长间隔内的电磁波的能量单位面积12或按频率定义单位时间内从物体单位表面向前方半球发出的频率在附近单位频率间隔内的电磁波的能表面情况物质种类单位面积13表面情况物质种类辐射出射度与有关14二平衡热辐射加热一物体物体的温度恒定时物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量这时得到的辐射称为平衡热辐射讨论平衡热辐射的规律15三黑体辐射的实验规律研究热辐射的理想模型黑体黑体
•物体发射或吸收电磁辐射时 交换能量 的最小单位是“能量子” = h
E (n)h
29
由此得到了普朗克的热辐射公式：
2πh M (T ) 2 h / kT c e 1
3
h 6.55 1034 J s
大时: 小时: 维恩公式 瑞利-金斯公式
《黑体辐射》课件
结论
通过本次《黑体辐射》PPT课件，我们深入了解了黑体辐射的定义、特点、计算方法和应用领域。黑体辐射在 物理学、工程学以及众多领域中都具有重要的作用。
《黑体辐射》PPT课件
欢迎来到《黑体辐射》PPT课件！在本课程中，我们将探讨黑体辐射的定义、 特点、计算方法以及应用领域。让我们一起深入了解这一重要的物理现象吧！
导言
导言部分将介绍《黑体辐射》这一主题的背景和目的，并介绍黑体辐射的基本概念。
黑体辐射的定义
黑体辐射是指具有各个温度下均匀辐射任意波长的 理想化物体。通过研究黑体辐射，我们可以深入了 解物体在不同温度下的发光特性。
2 斯特藩-玻尔兹曼定律
斯特藩-玻尔兹曼定律表明黑体辐射的总辐射 功率与温度的四次方成正比。我们可以利用 这一定律计算黑体辐射的总功率。
黑体辐射的应用领域
黑体辐射在许多领域中都有重要的应用。本部分将介绍一些常见的应用领域，并探讨黑体辐射在这些领域中的 作用。
热辐射学
热辐射学利用黑体辐射的理 论和实践应用，研究物体的 热辐射特性以及与其它物体 的相互作用。
红外成像技术
通过探测物体发出的红外辐 射，红外成像技术可以实现 对远距离目标的探测和成像， 具有广泛的军事和工业应用。
天体物理学
天体物理学研究天体的辐射 特性和物质的相互作用，黑 体辐射是天体物理学中不可 或缺的基本概念。
实例分析：黑体辐射的应用案例
让我们通过实际案例来更好地了解黑体辐射在现实生活中的应用。以下是一些有趣的案例分析。
1
黑体辐射在太阳能热发电中的应用
太阳能热发电利用太阳辐射产生的热能，其中包括黑体辐射，转换成电能。我们将分 析太阳能热发电的原理和工作机制。
2
黑体辐射在热能战略中的应用
第四章 1 《普朗克黑体辐射理论》课件ppt
D.黑体辐射无任何实验依据
答案 B
解析 黑体并不是真实存在的,A错误;普朗克引入能量子的概念,得出黑体
辐射的强度按波长分布的公式,与实验符合得非常好,并由此开创了物理学
的新纪元,故B正确;随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,故C错
误;黑体辐射是有实验依据的,故D错误。
课堂篇 探究学习
探究一
C.物体的动量
D.学生的个数
答案 AD
解析 “量子化”是不连续的,是一份一份的,故选AD。
3.关于黑体及黑体辐射,下列说法正确的是(
)
A.黑体是真实存在的
B.普朗克引入能量子的概念,得出黑体辐射的强度按波长分布的公式,与实
验符合得非常好,并由此开创了物理学的新纪元
C.随着温度升高,黑体辐射的各波长的强度有些会增强,有些会减弱
(3)瑞利公式:在长波区与实验基本一致,但在短波区与实验严重不符。
(4)普朗克引入能量子概念,得出同全部实验相符的黑体辐射公式。
二、能量子
1.定义:普朗克认为,振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的
整数倍,当带电微粒辐射或吸收能量时,也是以这个最小能量值为单位一份
一份地辐射或吸收的,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
)
答案 √
(6)能量子是可以再分的。(
)
答案 ×
解析 能量子是不可再分的最小能量单元值。
(7)光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的。(
)
答案 ×
解析 能量量子化是微观粒子能量的特征,宏观物体的能量是连续的。
2.(多选)以下宏观概念中,哪些是“量子化”的(
)
A.物体的带电荷量
B.物体的质量
2.能量子大小:ε= hν ,其中ν是电磁波的频率,h称为普朗克常量。
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出发导出
紫外灾难
M (T)
1.02.0 3.04.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
公式在短波区域 明显与实验不符， 而理论上却找不出 错误
新实验 经典物理
0 结果
尖锐矛盾
相对论
紫外灾难
量子论
量子概念的诞生
普朗克公式（Planck’s formula）
1900.10.19年德国物理学家普朗克根据实验数据拼凑了 一个公式：“普朗克公式”
如远处不点灯的建筑物
若室内点灯
（自身辐射较强）
好的吸收体也是好的辐射体
绝对黑体
注意：
一个开有小孔的内表 面粗糙的空腔可近似 看成理想的黑体。
一般物体——吸收 反射 透射
绝对黑体——吸收
辐射
整个热辐射研究可简化为黑体辐射的研究
热辐射的实验曲线
热辐射的实验规律
21080000000度度度 火 炉
炉火纯青
量子概念的诞生
量子理论带来了出人意料的 科学上
hν 技术上 社会上 哲学上 的多种多样的新鲜成果 也逐渐成了20世纪物理学中的“唯一思想模式”
揭示了微观世界中一个重要规律， 开创了物理学的一个全新领域。
量子概念的诞生
“这一发现成为20世纪整个物理研究的基础，从 那时起，几乎完全决定了物理学的发展”。
M (T)
普朗克公式曲线
普朗克
1.02.0 3.04.0 5.0 6.07.0 8.0 9.0
该公式与实验数据符合得很好！
量子概念的诞生
普朗克量子假说
1900年12月14 日
hν
能量不连续，只能取某一最小能量的 整数倍!!!!!
E n n
n1.2.3 量子数
h = 6.6310-34J·s 称为普朗克恒量
？
何谓热辐射
物体在任一温度下发射从红外线、可见光到
紫外线的λ连续的电磁波。
何谓热辐射
物体在任一温度下发射从红外线、可见光到
紫外线的λ连续的电磁波。
0.6 mm～760 nm之间的电磁波称为红外线
760nm～400nm之间的电磁波称为可见光
（可见光在整个电磁波谱中所占的波段最窄）
400nm～5nm之间的电磁波称为紫外线
1.02.0 3.04.05.0 6.0 7.08.0 9.0
1）维恩公式（Wien’s formula）
维恩公式在长波 方面与实验不符
1896年德国维恩（Wien）从热力学普遍理论
出发导出
热辐射规律的理论解释
2）瑞利--金斯公式（Rayleigh-jean’s formula）
1900.6年瑞利--金斯利从电动力学和统计力学
量子理论的三大先驱
玻尔15
普朗克42
1900年 量子概念
爱因斯坦21
1905年
问题：
2. 什么是光电效应？
光电效应——光的微粒说——爱因斯坦
光电子
1. 存在红限频率。 2. 光照到金属表面光电流立即产生。 3. 光的最大动能只与光的频率有关，与光强无关。 4. 存在饱和光电流。
金属
爱因斯坦——190—5年—光量子理论
但他研究的初衷不是去证明爱因斯坦的光电 效应公式，而是要推翻爱因斯坦的公式。
光电效应——光的微粒说——爱因斯坦
•爱因斯坦光量子假说(1905)
1）光束——粒子流——光子（光量子）流
hν 2）光子的能量
3）单色光的强度 I Nhν
•爱因斯坦光电效应方程
hν1mV2 W 2m
逸出功
光电效应——光的微粒说——爱因斯坦
hν1mV2 W 2m
密立根
1916年，密立根的实验结果完全肯定了爱因斯坦的 光电效应方程，并且测出当时最好的普朗克常数h的值。
14黑体辐射的实验规律
第十五章 量子物理基础
热辐射 普朗克的量子假设
１
光电效应 爱因斯坦的光子理论
康普ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ效应
２
波尔氢原子理论
３
实物粒子的波粒二象性
不确定关系
波函数 薛定谔方程
４
一维定态问题
量子理论的三大先驱
玻尔
1913年
普朗克
1900年 量子概念
爱因斯坦
1905年
量子概念的诞生
问题：
热辐射 实验
M (T)
60
2200K
50
40 2000K
30
20
1800K
10
1600K
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
热辐射规律的理论解释
实验规律——找到了 实验曲线——画出来了
下一步
要上升到理论：从理论上找到符合实验曲线
的函数式
热辐射规律的理论解释
热辐射的理论解释M (T)
当时经典物理占统治地位，人们自然用经典学 理论来解释热辐射并建立了两个公式：
它们都是由原子的外层电子自发辐射产生的．
何谓热辐射 固体在温度升高时颜色的变化
1400 K
因辐射与温度有关，故称热辐射
1200 K
1000 K 800 K
1406000000度度度 火 炉
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问
辐射能量 与 T、λ有规律吗？
成为19世纪末炼钢、电灯照明 急待解决的课题
种方式来消除 En nh 这一关系式。它写道：
“我试图将h 纳入经典理论的范围，但一切
这样的尝试都失败了，这个量非常顽固”。后来 他又说：“在好几年内我花费了很大的劳动，徒 劳地去尝试如何将作用量子引入到经典理论中去。 我的一些同事把这看成是悲剧，但我有自已的看 法，因为我从这种深入剖析中获得了极大的好处 ，起初我只是倾向于认为，而现在是确切地知道
——爱因斯坦
hν 事实上正是这一理论导致了量子力学的诞生，
1918年因此而获得诺贝尔奖。
普朗克诞辰100周年德国发行的2马克面值的纪念硬币
哥庭根市公墓： h = 6.6310-34J·s
量子概念的诞生
注意：普朗克这一思想是完全背离经典物理，并 受到当时许多人的怀疑和反对，包括当时的物理 学泰斗---洛仑兹。乃至当时普朗克自已也想以某
绝对黑体
辐射能量 与 T、λ的规律
不能一个物体一个物体分别来研究
基尔霍夫——理想模型：绝对黑体
在任何温度、对于任何波长的外来辐射的 吸收率均为 1 的物体。
绝对黑体
注意：
一个开有小孔的内表 面粗糙的空腔可近似 看成理想的黑体。
一般物体——吸收 反射 透射
绝对黑体——吸收
辐射
绝对黑体
注意：
黑体当其自身的热辐射很弱时，看上去是黑洞洞的。
作用量子 将在物理中发挥出巨大作用”。
量子概念的诞生
量子论这个精灵蹦跳在时代的最前缘，它 需要最有锐气的头脑和最富有创见的思想来激 活它的灵气。
hν
20世纪初，物理学的天空中已是黑云压城， 每一升空气似乎都在激烈地对流和振荡。
一个伟大的时代需要伟大的人物，有史 以来最出色和最富激情的 “黄金一代” 物理学家便在这乱世的前夕成长起来。
紫外灾难
M (T)
1.02.0 3.04.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
公式在短波区域 明显与实验不符， 而理论上却找不出 错误
新实验 经典物理
0 结果
尖锐矛盾
相对论
紫外灾难
量子论
量子概念的诞生
普朗克公式（Planck’s formula）
1900.10.19年德国物理学家普朗克根据实验数据拼凑了 一个公式：“普朗克公式”
如远处不点灯的建筑物
若室内点灯
（自身辐射较强）
好的吸收体也是好的辐射体
绝对黑体
注意：
一个开有小孔的内表 面粗糙的空腔可近似 看成理想的黑体。
一般物体——吸收 反射 透射
绝对黑体——吸收
辐射
整个热辐射研究可简化为黑体辐射的研究
热辐射的实验曲线
热辐射的实验规律
21080000000度度度 火 炉
炉火纯青
量子概念的诞生
量子理论带来了出人意料的 科学上
hν 技术上 社会上 哲学上 的多种多样的新鲜成果 也逐渐成了20世纪物理学中的“唯一思想模式”
揭示了微观世界中一个重要规律， 开创了物理学的一个全新领域。
量子概念的诞生
“这一发现成为20世纪整个物理研究的基础，从 那时起，几乎完全决定了物理学的发展”。
M (T)
普朗克公式曲线
普朗克
1.02.0 3.04.0 5.0 6.07.0 8.0 9.0
该公式与实验数据符合得很好！
量子概念的诞生
普朗克量子假说
1900年12月14 日
hν
能量不连续，只能取某一最小能量的 整数倍!!!!!
E n n
n1.2.3 量子数
h = 6.6310-34J·s 称为普朗克恒量
？
何谓热辐射
物体在任一温度下发射从红外线、可见光到
紫外线的λ连续的电磁波。
何谓热辐射
物体在任一温度下发射从红外线、可见光到
紫外线的λ连续的电磁波。
0.6 mm～760 nm之间的电磁波称为红外线
760nm～400nm之间的电磁波称为可见光
（可见光在整个电磁波谱中所占的波段最窄）
400nm～5nm之间的电磁波称为紫外线
1.02.0 3.04.05.0 6.0 7.08.0 9.0
1）维恩公式（Wien’s formula）
维恩公式在长波 方面与实验不符
1896年德国维恩（Wien）从热力学普遍理论
出发导出
热辐射规律的理论解释
2）瑞利--金斯公式（Rayleigh-jean’s formula）
1900.6年瑞利--金斯利从电动力学和统计力学
量子理论的三大先驱
玻尔15
普朗克42
1900年 量子概念
爱因斯坦21
1905年
问题：
2. 什么是光电效应？
光电效应——光的微粒说——爱因斯坦
光电子
1. 存在红限频率。 2. 光照到金属表面光电流立即产生。 3. 光的最大动能只与光的频率有关，与光强无关。 4. 存在饱和光电流。
金属
爱因斯坦——190—5年—光量子理论
但他研究的初衷不是去证明爱因斯坦的光电 效应公式，而是要推翻爱因斯坦的公式。
光电效应——光的微粒说——爱因斯坦
•爱因斯坦光量子假说(1905)
1）光束——粒子流——光子（光量子）流
hν 2）光子的能量
3）单色光的强度 I Nhν
•爱因斯坦光电效应方程
hν1mV2 W 2m
逸出功
光电效应——光的微粒说——爱因斯坦
hν1mV2 W 2m
密立根
1916年，密立根的实验结果完全肯定了爱因斯坦的 光电效应方程，并且测出当时最好的普朗克常数h的值。
14黑体辐射的实验规律
第十五章 量子物理基础
热辐射 普朗克的量子假设
１
光电效应 爱因斯坦的光子理论
康普ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ效应
２
波尔氢原子理论
３
实物粒子的波粒二象性
不确定关系
波函数 薛定谔方程
４
一维定态问题
量子理论的三大先驱
玻尔
1913年
普朗克
1900年 量子概念
爱因斯坦
1905年
量子概念的诞生
问题：
热辐射 实验
M (T)
60
2200K
50
40 2000K
30
20
1800K
10
1600K
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
热辐射规律的理论解释
实验规律——找到了 实验曲线——画出来了
下一步
要上升到理论：从理论上找到符合实验曲线
的函数式
热辐射规律的理论解释
热辐射的理论解释M (T)
当时经典物理占统治地位，人们自然用经典学 理论来解释热辐射并建立了两个公式：
它们都是由原子的外层电子自发辐射产生的．
何谓热辐射 固体在温度升高时颜色的变化
1400 K
因辐射与温度有关，故称热辐射
1200 K
1000 K 800 K
1406000000度度度 火 炉
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问
辐射能量 与 T、λ有规律吗？
成为19世纪末炼钢、电灯照明 急待解决的课题
种方式来消除 En nh 这一关系式。它写道：
“我试图将h 纳入经典理论的范围，但一切
这样的尝试都失败了，这个量非常顽固”。后来 他又说：“在好几年内我花费了很大的劳动，徒 劳地去尝试如何将作用量子引入到经典理论中去。 我的一些同事把这看成是悲剧，但我有自已的看 法，因为我从这种深入剖析中获得了极大的好处 ，起初我只是倾向于认为，而现在是确切地知道
——爱因斯坦
hν 事实上正是这一理论导致了量子力学的诞生，
1918年因此而获得诺贝尔奖。
普朗克诞辰100周年德国发行的2马克面值的纪念硬币
哥庭根市公墓： h = 6.6310-34J·s
量子概念的诞生
注意：普朗克这一思想是完全背离经典物理，并 受到当时许多人的怀疑和反对，包括当时的物理 学泰斗---洛仑兹。乃至当时普朗克自已也想以某
绝对黑体
辐射能量 与 T、λ的规律
不能一个物体一个物体分别来研究
基尔霍夫——理想模型：绝对黑体
在任何温度、对于任何波长的外来辐射的 吸收率均为 1 的物体。
绝对黑体
注意：
一个开有小孔的内表 面粗糙的空腔可近似 看成理想的黑体。
一般物体——吸收 反射 透射
绝对黑体——吸收
辐射
绝对黑体
注意：
黑体当其自身的热辐射很弱时，看上去是黑洞洞的。
作用量子 将在物理中发挥出巨大作用”。
量子概念的诞生
量子论这个精灵蹦跳在时代的最前缘，它 需要最有锐气的头脑和最富有创见的思想来激 活它的灵气。
hν
20世纪初，物理学的天空中已是黑云压城， 每一升空气似乎都在激烈地对流和振荡。
一个伟大的时代需要伟大的人物，有史 以来最出色和最富激情的 “黄金一代” 物理学家便在这乱世的前夕成长起来。