普朗克定律

合集下载

普朗克三大定律

普朗克三大定律

普朗克三大定律
普朗克三大定律是物理学家爱因斯坦提出的三个基本定律,它们是物理学的基础,也是现代物理学的基础。

这三个定律分别是:第一定律,物体在没有外力作用时,其运动状态保持不变;第二定律,物体受到外力作用时,其加速度与外力的大小成正比;第三定律,对任何两个物体之间施加的力,其大小相等,方向相反。

第一定律,也称为牛顿第一定律,是物理学中最基本的定律,它描述了物体在没有外力作用时,其运动状态保持不变。

这个定律表明,物体在没有外力作用时,它的运动状态是不会改变的,也就是说,物体会保持它原来的速度和方向,不会发生变化。

第二定律,也称为牛顿第二定律,是物理学中最重要的定律,它描述了物体受到外力作用时,其加速度与外力的大小成正比。

这个定律表明,物体受到外力作用时,它的加速度与外力的大小成正比,也就是说,物体受到的外力越大,它的加速度就越大。

第三定律,也称为牛顿第三定律,是物理学中最重要的定律,它描述了对任何两个物体之间施加的力,其大小相等,方向相反。

这个定律表明,对任何两个物体之间施加的力,其大小相等,方向相反,也就是说,物体之间施加的力是相互抵消的,不会产生任何变化。

普朗克三大定律是物理学的基础,也是现代物理学的基础,它们描述了物体在受到外力作用时,其运动状态的变化,以及物体之间施加的力的大小和方向。

这些定律对于我们理解物理学有着重要的意义,它们为我们提供了一个基本的框架,让我们能够更好地理解物理学的原理。

吸引力法则普朗克定律

吸引力法则普朗克定律

吸引力法则普朗克定律
吸引力法则和普朗克定律是两个不同的概念。

吸引力法则是关于宇宙中事物之间相互吸引的法则,是一种潜在的能量。

它产生作用的机制被称为吸引力定律,又称为吸引力法则。

吸引力法则表明,吸引力源于宇宙,但藏在人的心灵之中,掌控着人们的生活,甚至控制着人们的命运。

普朗克定律则是量子力学中的基本原理之一,由德国物理学家马克斯·普朗克在1900年提出。

这个定律说明,电磁波的能量是离散的,其能量E与频率f的关系为E=hf,其中h为普朗克常数。

这个定律对于理解光、热辐射和其他电磁波的行为具有重要意义。

因此,吸引力法则和普朗克定律是两个不同领域的概念,没有直接的联系。

8-2 黑体辐射基本定律

8-2 黑体辐射基本定律

3. Eb 与I 的关系
黑体:
Eb I cosd
2
I cosd
2
I
2 0
2 cos sindd
0
θ

rsinθ
dA2
r
dA1
β dβ
I
漫射表面: E I cosd I 2
即当物体遵守兰贝特定律时,辐射力是任何方向上定向
辐射强度的倍。
THANKS
2
1
b
2
0
Eb d
1
0
E b
d
能量份额:
黑体辐射函数,可查表
Fb ( 0 T )
Eb(0 ) E b(0 )
0
Eb d f (T )
Eb
E b ( 1 2 ) E b ( Fb ( 0 2T ) F ) b ( 0 1T )
例: 一盏100W的白炽灯,发光时钨丝的温度可达2800K。如将灯 丝按黑体看待。试确定它发出的辐射能中可见光所占的百分数
增大, Eb 先增后减; Eb,max 对应的波长为 3)Tm升;高, m减小;
4) T升高, 可见光成分增加。
Planck定律的示图
有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)
二、维恩位移定律
求Eb,max 时的m.
mT 2897 .6 m K
三、斯蒂芬-玻尔兹曼定律(四次方定律)
解: 利用黑体辐射函数表:1T 0.38 2800 1064m K 2T 0.76 2800 2128m K
查表,得 Fb(01T ) 0.0007 0.07%
Fb (02T ) 0.088 8.8%
可见光占的总能量百分数:8.8-0.07=8.73% 即白炽灯发出的90%多的能量仅起到红外加热作用, 不起照明作用。

普朗克辐射定律 推导

普朗克辐射定律 推导

普朗克辐射定律推导
普朗克辐射定律是描述黑体辐射特性的基本定律,其推导涉及到热力学、量子力学等多个领域的知识。

下面我们简要介绍一下其推导过程。

首先,我们需要了解黑体的基本概念。

黑体是指一种理想化的物体,它可以吸收所有波长的电磁波,并能将其全部转化为热能。

在热平衡状态下,黑体辐射的能量密度与波长有关,而这种分布可以用普朗克辐射定律来描述。

普朗克辐射定律的推导过程中,我们需要用到波动光学、经典电动力学和量子力学等多个学科的知识。

其核心思想是基于波动光学的假设,认为黑体内部存在一系列谐振子,每个谐振子都具有一定的能量量子,而谐振子的能量量子与其振动频率有关。

通过对谐振子的研究,我们可以得到黑体内部每个谐振子的能量密度和振动频率之间的关系,从而进一步得到整个黑体的能量密度和波长之间的分布。

最终,我们可以得到普朗克辐射定律的表达式: $$ B(lambda, T) = frac{2hc^2}{lambda^5}
frac{1}{e^{hc/lambda k_B T} -1} $$
其中,$B(lambda, T)$ 是黑体辐射的能量密度谱,$lambda$ 是波长,$T$ 是黑体的温度,$h$ 是普朗克常数,$c$ 是光速,$k_B$ 是玻尔兹曼常数。

总的来说,普朗克辐射定律的推导过程涉及到多个学科领域的知识,是一个非常复杂的过程。

但是,通过对其基本原理和思想的理解,
我们可以更好地理解黑体辐射特性的本质,并在实际应用中得到更加准确的结果。

黑体的辐射光谱

黑体的辐射光谱

黑体的辐射光谱
黑体的辐射光谱可以用普朗克辐射定律来描述。

普朗克辐射定律是描述黑体辐射的经验定律,表达为:
B(λ, T) = (2hc²/λ⁵) * (1/(e^(hc/λkT) - 1))
其中,B(λ,T)表示单位波长范围内的辐射能量密度,λ为波长,T为绝对温度,h为普朗克常数,c为光速,k为玻尔兹曼常数。

普朗克辐射定律说明,随着温度的升高,辐射能量在更短波长的区域内增加。

黑体的辐射光谱是连续的,覆盖了从长波到短波的所有可见和非可见的电磁波。

辐射光谱的形状随着温度变化而变化,低温下主要集中在长波段,随着温度升高,峰值逐渐向短波段移动。

当温度非常高时,辐射光谱趋于平坦,包含所有波长的辐射能量。

总结起来,黑体的辐射光谱是由普朗克辐射定律描述的,随温度变化而变化,从长波到短波覆盖了所有电磁波的范围。

量子力三大定律

量子力三大定律

量子力三大定律
量子力学被誉为“20世纪最伟大的物理理论”,它是由德国物理学家马克斯·普朗克在1900年发现的。

量子力学的基本原理是,物质由粒子或粒子组成,它们之间由量子力维系。

量子力学给出了三大定律,它们被称为“普朗克定律”。

第一个普朗克定律规定,物质由微粒组成,它们之间有一种名为量子力的特殊力。

量子力是物质之间的相互作用。

它的作用范围包括时空的形式,因此可以被认为是一种能量。

量子力的作用使得物质之间的相互作用变得高效、精确和可预测。

第二个普朗克定律是“量子的不确定性”,它指的是物质的状态和运动是不确定的。

这意味着,物质的状态和运动不受它们本身的影响,而是受外部影响,因此它们的状态和运动无法被确定。

这个定律使得量子力学能够更好地探测物质的状态和运动。

第三个普朗克定律是“粒子的波动性”。

它指的是粒子的运动不是连续的,而是呈现出“波动”的特性。

这意味着,物质的状态和运动不受它们本身的影响,而受外界影响。

量子力学的第三定律表明,物质的状态和运动无法确定,它们是受外界影响而波动变化的。

量子力学的三大定律是物理学家们研究物质行为的基础,它们提供了一种全新的方式来理解物质的性质和运动。

量子力
学的发展为科学家们研究物质和能量的特性提供了基础,它也为物理学的发展奠定了坚实的基础。

量子力学的三大定律是20世纪最伟大的物理理论,它揭示了物质的奥秘,并且不断推动着科学的发展。

辐射基本定律的描述及公式

辐射基本定律的描述及公式

辐射基本定律的描述及公式一、普朗克定律。

1. 描述。

- 普朗克定律揭示了黑体辐射能量按波长的分布规律。

它指出在绝对温度T 下,黑体在波长λ处的单色辐射力E_bλ与波长、温度之间存在特定的关系。

2. 公式。

- E_bλ(λ,T)=frac{C_1}{λ^5<=ft(e^frac{C_2{λ T}} - 1)}- 其中,C_1=2π hc^2=3.742×10^ - 16W· m^2(第一辐射常数),h =6.626×10^-34J· s(普朗克常数),c = 3×10^8m/s(真空中光速);C_2=(hc)/(k)=1.439×10^-2m· K(第二辐射常数),k = 1.381×10^-23J/K(玻尔兹曼常数)。

二、斯蒂芬 - 玻尔兹曼定律。

1. 描述。

- 斯蒂芬 - 玻尔兹曼定律表明黑体的辐射力E_b与其绝对温度T的四次方成正比。

它是在普朗克定律的基础上对所有波长的辐射能进行积分得到的结果。

2. 公式。

- E_b=σ T^4- 其中,σ=frac{2π^5k^4}{15h^3c^2} = 5.67×10^-8W/(m^2· K^4)(斯蒂芬 - 玻尔兹曼常数)。

三、维恩位移定律。

1. 描述。

- 维恩位移定律指出黑体辐射光谱中辐射最强的波长λ_max与黑体的绝对温度T成反比。

随着温度的升高,黑体辐射的峰值波长向短波方向移动。

2. 公式。

- λ_maxT = b- 其中,b = 2.898×10^-3m· K。

planck定律

planck定律

planck定律摘要:1.普朗克定律的背景和意义2.普朗克定律的公式和物理意义3.普朗克定律在量子力学中的应用4.普朗克定律对现代科学的影响和启示正文:普朗克定律,全称为普朗克辐射定律,是德国物理学家马克斯·普朗克于1900年提出的。

这一定律在物理学中具有重要的地位,被认为是量子力学的基石。

它为解释黑体辐射现象提供了一种理论依据,从而推动了量子力学的发展。

普朗克辐射定律的公式为:E = hf,其中E表示能量,h表示普朗克常数,f表示频率。

这个公式表明,能量与频率成正比,且能量的量子化是由普朗克常数决定的。

普朗克常数的数值约为6.626×10^-34 J·s,是物理学中的一个基本常数。

普朗克定律的物理意义在于,它揭示了微观世界的能量是离散的,而非连续的。

这一观点在当时是一个革命性的发现,因为它与经典物理学的连续性原理相悖。

普朗克定律的提出,标志着物理学进入了量子时代。

在量子力学中,普朗克定律有着广泛的应用。

例如,它为理解原子的结构和性质提供了理论基础。

通过普朗克定律,我们可以知道原子中的电子只能存在于特定的能级上,而不能存在于任意能量状态。

此外,普朗克定律还为研究分子、固体等物质的性质提供了一个理论框架。

普朗克定律对现代科学产生了深远的影响。

它不仅推动了物理学的发展,还为其他科学领域提供了启示。

例如,在生物学中,有学者认为生命现象也可以用量子力学原理来解释。

此外,普朗克定律还为能源科学、材料科学等领域的研究提供了理论支持。

总之,普朗克定律在物理学和现代科学领域具有重要的地位。

它不仅揭示了微观世界的能量量子化现象,还为许多科学研究提供了理论基础。

普朗克黑体辐射定律

普朗克黑体辐射定律

普朗克黑体辐射定律德国物理学家普朗克在解释黑体辐射曲线而得出普朗克定律,从此物理学进入了量子时代,因此普朗克也被公认为“量子理论之父”,尽管他本人在当时仍然是经典的拥护者。

作为20世纪最伟大的物理学家之一,普朗克拥有杰出的学术成就,不仅是奠定了量子论的基础,更是热力学领域大师,对“熵”等概念的理解超越所处时代。

但同样作为一个爱国者,他的一生是复杂的,在纳粹当政时,他坚定地支持了爱因斯坦,资助受迫害的犹太科学家;但也曾在一战时期签下德国为侵占比利时辩护的《文明宣言》。

而在漫长的一生中,普朗克更是遭遇过诸多不幸。

对于一位人类文明史上的重要人物,普朗克的研究及其本人需要学习和解读。

《普朗克传:身份危机与道德困境》正是这样一本著作,本文仅节选于普朗克职业生涯的一个短暂的节点,只是众所周知现代物理学发展的里程碑。

更多的内容参见原书。

本文经授权节选自《普朗克传:身份危机与道德困境》(新星出版社)第十章,内容有删减,标题与文内小标为编辑所加。

撰文丨布兰登·R.布朗(Brandon R. Brown,旧金山大学物理学教授)翻译丨尹晓冬张烁1944年7月——庆典普朗克手术康复后,盟军于6月5日攻占罗马,6月6日在诺曼底海滩登陆。

虽然纳粹宣传还在继续,但大多数德国人都能看到战争一步步走向尾声。

7月初,马克斯·普朗克再次穿上他曾经常穿的燕尾服,前往柏林参加一个科学庆典。

普鲁士科学院决定在一个暂时摆脱周遭黑暗的夜晚,举行一次周年庆祝活动。

帝国顶级物理学家、原子弹研究项目的负责人海森堡组织了这次活动。

海森堡前往马克斯·普朗克下榻的酒店,打算载普朗克等人前往宴会厅,但是眼前破败的景象不复从前,他们两人竟然都无法辨认出柏林的街道。

在几次问路求助后,一行人才找到正确的地点,但是他们却以为自己再次迷路了。

海森堡回忆道:“我们最后把车停在一堆瓦砾前,混凝土块上横七竖八地插着弯弯曲曲的钢筋。

”又一番深入打探后,他们在尘土飞扬、残砖碎瓦里看到了一条之字形小径,在帝国的废墟中他们攀上爬下,才终于到了一扇敞开的大门前。

planck定律

planck定律

planck定律
【引言】
普朗克定律是量子力学的重要基石之一,由德国物理学家马克斯·普朗克于1900年提出。

这一定律的提出,标志着量子物理学的诞生,为现代科学的发展奠定了基础。

普朗克定律的核心观点是,能量不是连续的,而是以离散的“量子”形式存在。

这一观点在当时引起了巨大的轰动,颠覆了人们对物质世界的认识。

【定义和公式】
普朗克定律是指,能量的辐射和吸收不是连续的,而是以最小能量单位——“量子”的形式发生。

这个最小能量单位被称为普朗克能量,用符号E表示,公式为:E = hf,其中h为普朗克常数,f为辐射的频率。

【应用领域】
普朗克定律在多个领域有广泛的应用,如黑体辐射、光电效应、康普顿散射等。

在这些领域,普朗克定律为科学家们提供了一种新的研究方法,使他们能够更好地理解和解释实验现象。

【局限性及其改进】
尽管普朗克定律对于解释量子现象具有重要意义,但它在某些情况下也存在局限性。

例如,在处理强引力场问题时,普朗克定律无法给出满意的结果。

为了解决这一问题,科学家们提出了量子引力理论等改进措施。

【结论】
总的来说,普朗克定律是现代科学的重要基石,它揭示了量子世界的奥
秘,为人类认识自然提供了新的视角。

从黑体辐射到光电效应,再到量子引力理论,普朗克定律在现代科学的各个领域都发挥着至关重要的作用。

普朗克定律

普朗克定律

5
C1 5 d C2 / T e 1 T 4
Fb ( 0T ) 称为黑体辐射函数,表示温度为 T 的黑体所发 射的辐射能中在波段( 0~ )内的辐射能所占的百分
数。 利用黑体辐射函数数值表 (p241 表 12-1) 可以很容易地 用下式计算黑体在某一温度下发射的任意波段的辐射 能量。 E E F F
实际物体的光谱吸收比也与黑体、灰体不同,是 波长的函数。
几种金属材料的光谱吸收比
12.3.2 实际物体的吸收特性
几种非金属材料的光谱吸收比
辐射特性随波长变化的性质称为辐射特性对波长 的选择性。实际物体的吸收比不仅取决于物体本身材 料的种类、温度及表面性质,还和投入辐射的波长分 布有关,因此和投入辐射能的发射体温度有关。
A2T2
表示为:
Φ21 X 2,1 Φ2
X1,2称为表面1对表面2的角系数 X1,2称为表面1对表面2的角系数
Φ12 X1,2Φ1 X1, 2 A1Eb1
Φ21 X 2,1Φ2 X 2,1 A2 Eb2
12.4 辐射换热的计算方法
由于是黑体,能吸收落到其表面上的全部能量 两表面间的净换热量
C1= 3.743×10-16 Wm2 ; C2 = 1.439×10-2 mK。
该定律给出了黑体光谱 辐射力随波长和温度的 函数关系:
Ebλ
Eb f , T
/ μm
12.2.1 普朗克定律
Ebλ
特点: (1)温度愈高,同一波长下 的光谱辐射力愈大;
/ μm
(2)在一定的温度下,黑体的光谱辐射力在某一波长 下具有最大值; ( 3 )随着温度的升高, Eb取得最大值的波长 max愈来 愈小,即在坐标中的位置向短波方向移动。

热辐射四定律公式普朗克定律、维恩位移定律,stefan-boltzmann定律和基尔霍夫定律

热辐射四定律公式普朗克定律、维恩位移定律,stefan-boltzmann定律和基尔霍夫定律

热辐射四定律公式普朗克定律、维恩位移定律,stefan-boltzmann定律和基尔霍夫定律热辐射四定律是基于热辐射现象得出的一组物理定律,用于描述物体的辐射特性和能量转换规律。

这四个定律分别是普朗克定律、维恩位移定律、Stefan-Boltzmann定律和基尔霍夫定律。

1. 普朗克定律:这个定律由德国物理学家马克斯·普朗克于1900年提出。

它描述了黑体辐射的能量分布与频率的关系。

普朗克定律的公式为:B(ν, T) = (2hν^3/c^2) * (1/(exp[hν/(kT)] - 1))其中B(ν, T)表示单位体积内在频率ν处的辐射能量密度,h为普朗克常数,c为光速,k为玻尔兹曼常数,T为温度。

2. 维恩位移定律:维恩位移定律由德国物理学家威廉·维恩于1893年提出。

它描述了黑体辐射的最大能量密度对应的频率与温度的关系。

维恩位移定律的公式为:λ_max * T = b其中λ_max表示辐射能量密度最大的波长,T为温度,b为维恩位移常数。

3. Stefan-Boltzmann定律:这个定律由奥地利物理学家约瑟夫·斯特藩和德国物理学家路德维希·玻尔兹曼于19世纪末独立提出。

它描述了黑体辐射的总能量辐射率与温度的关系。

Stefan-Boltzmann定律的公式为:P = σ * A * T^4其中P表示单位时间内黑体辐射出的总能量,σ为斯特藩-玻尔兹曼常数,A为黑体表面积,T为温度。

4. 基尔霍夫定律:基尔霍夫定律是热辐射与热吸收之间的相容性原理。

它表明在热平衡状态下,物体对所有波长的辐射和吸收的能量之比是统一的,与物体的本身特性无关。

这个定律也被称为热辐射等效性原理。

普朗克定律

普朗克定律

普朗克定律普朗克定律是理论物理学中一个重要定律,它把物质的结构和物理学联系起来,与物理学的其他基本定律齐名。

普朗克定律被誉为物理学史上最重要的定律之一,它以各种不同的方式影响着现代物理学。

普朗克定律是19世纪早期由俄国物理学家弗拉基米尔普朗克制定的,它的原文是:“物质的性质是由它的原子的结构决定的。

”普朗克定律后来又被翻译为:“物质的性质是由它的原子的尺寸和组成决定的。

”根据普朗克定律,原子是个体,他们构成物质,而物质具有特定的特性,这些特性受到原子的结构、尺寸和组成的影响。

普朗克定律的核心思想就是,原子的组成和结构决定了物质的性质,例如,原子中的电子数量决定了物质的性质,包括质子数、中子数等。

这也意味着,不同的组合和结构将会产生不同的物质性质。

这一定律延伸到更复杂的系统,例如分子团,因此普朗克定律可以帮助我们认识分子团的结构。

普朗克定律对物理学有着重要的影响,它为物理学家提供了一种理解物质性质的新方法:通过探索原子的结构来解释物质性质,这是物质性质与原子结构之间联系的良好框架,可以预测不同原子结构所产生的不同物质性质。

正是因为普朗克定律,人们才能够更深入地了解物质的本质,以及它们如何互相作用的机制。

同时,普朗克定律还提供了一种理解物质的实验性方法,它突破了物理学家仅仅依赖于经验数据的限制,使得他们能够使用实验的方法来研究物理系统的更深层次原理。

此外,普朗克定律也为现代物理学提供了一种新的视角,例如,它为我们提供了一种新的方法来解释物体的性质,从而改变了我们对物体的诠释方式。

普朗克定律也为研究物理系统的复杂性提供了一种新的解释方式,使得我们能够更加系统地理解物质的性质和物理学的更高层次原理。

从上面的讨论可以看出,普朗克定律在物理学历史上具有重要地位,它为物理学家提供了一种理解物质性质的新方法,为研究物理系统的复杂性提供了一种新的解释方式,并为物理学家提供了一种新的视角来改变我们看待物质性质的方式。

热辐射的基本定律

热辐射的基本定律

推及其它物体,有
•说明:在热平衡条件下,任何物体的辐射力和吸收率之 比恒等于同温度下黑体的辐射力,并且只和温度有关。
6
基尔霍夫定律
• 结论
(1)物体的辐射力越大,其吸收率也越大。善于发射的 物体也善于吸收。 (2)实际物体的辐射力恒小于同温度下黑体的辐射力。 (3)物体的吸收率等于霍夫定律表达式。
7
热辐射的基本定律
1 、普朗克定律 (1900年)
Eb
c15
ec2 (T ) 1
式中,λ— 波长,m ; T — 黑体温度,K ; c1 — 第一辐射常数,3.7419×10-16 Wm2; c2 — 第二辐射常数,1.4388×10-2 WK;
描述了黑体光谱辐射力随波长及温度的变化规律。
黑体光谱辐射力随波长和温度的依变关系
平壁1(黑体): 表面辐射力Eb1 、 温度T1、 吸收率A1(1);
平壁2(灰体): 表面辐射力E2 、 温度T2、 吸收率A2
5
基尔霍夫定律
灰体2表面发出的能量为E2,吸收的能量为A2Eb1, 两者的差值即为平壁间辐射换热的热流密度q。
当T1T2时,两表面处于热辐射的平衡状态,即:q0

基尔霍夫定律
根据黑度得到实际物体辐射力的计算公式
4
3.基尔霍夫定律
揭示了实际物体在热平衡状态下 辐射力与吸收率之间的关系
设有两个距离很近的平行大平壁: 平壁1(黑体) 和平壁2(灰体)。
当灰体2表面本身发射出的 辐射能E2投射到黑体1表面上时, 全部被黑体表面所吸收。而黑体
1表面发射出的辐射能Eb1投射到 灰体2表面上时,仅有部分能量 A2Eb1被灰体吸收,剩余部分的能 量(1A2)Eb1则被反射回黑体, 并被黑体全部吸收。

开普勃第一定律

开普勃第一定律

开普勃第一定律
开普勃第一定律,也被称为普朗克-爱因斯坦定律,是热力学中的一个基本原理。

该定律规定,能量不能被创造或破坏,只能从一种形式转换为另一种形式。

简单来说,这意味着能量守恒。

开普勃第一定律的数学表达式可以用以下方程式表示:ΔU = Q - W。

其中,
ΔU代表系统内能量的改变,Q代表系统吸收的热量,W代表系统对外做功。

这个方程式表示了系统内部能量的改变是由系统吸收的热量和对外做的功的差异所决定的。

根据开普勃第一定律,热力学过程中,能量的总量保持不变。

这意味着系统内的能量转化过程需要遵循能量守恒的原则,能量不会从不存在变为存在,也不会从存在变为不存在,只会从一种形式转化为另一种形式。

开普勃第一定律的应用范围非常广泛,不仅适用于热力学系统,也可以应用于其他领域,如化学、物理、工程等。

在工程领域,开普勃第一定律可以用来分析系统的能量转化过程,帮助设计更高效的能量转换设备。

总的来说,开普勃第一定律是热力学中一个非常重要的基本原理,指导着能量的转化和利用。

通过理解和应用这一定律,可以更好地理解自然界中能量的转化规律,为工程实践和科学研究提供指导。

普朗克黑体辐射定律的建立过程

普朗克黑体辐射定律的建立过程

普朗克黑体辐射定律的建立过程
1879年,普朗克在瑞士洛桑大学就读物理学,并从奥地
利门德堡大学的古斯塔夫·海森堡获得博士学位。

普朗克的研
究主要集中在热力学和电磁学上。

他在热力学方面的贡献是他提出的热力学第二定律,即“能量的守恒”,即任何一个系统的总能量都是不变的。

普朗克的电磁学研究则集中在电磁辐射的研究上。

他在1880年至1881年期间,创造了一种技术,可以测量电磁波的
频率和强度,他用这种技术研究了电磁辐射的性质。

1881年,普朗克发表了他的关于电磁辐射的一系列论文,提出了普朗克黑体辐射定律,这一定律指出:物体的温度越高,它发出的电磁辐射的强度也越大。

普朗克的普朗克黑体辐射定律是电磁辐射理论的重要基础,而且它也是热力学第二定律的重要补充。

普朗克的定律也被用来解释宇宙微波背景辐射的特性。

普朗克还研究了辐射的传播,提出了普朗克辐射传播定律,这一定律指出,物体发出的电磁辐射会慢慢衰减,直到它消失。

普朗克的研究为物理学和其他领域的研究带来了重要的影响,如今,普朗克的论文仍然被广泛引用,他的研究也被称为现代物理学的基础。

普朗克的研究也获得了诺贝尔物理学奖,是物理学的一项重要贡献。

总之,普朗克的研究是物理学发展的重要基础,他的普朗克黑体辐射定律也是热力学第二定律的重要补充,在物理学及其他领域都有着重要的贡献。

普朗克定律

普朗克定律
T m b
b 2.897 103 m K
热辐射旳峰值波长伴随温度旳增长而向着 短波方向移动。
例 试从普朗克公式推导斯特藩-玻尔兹曼定律
及维恩位移定律。
解:在普朗克公式中,为简便起见,引入
C1
2hc 2 ,
x
hc
kT

d
x
hc
2kT
d
d
hc kTx2
d
x
普朗克公式可改写为: M
0
(x,T
)
C1k 4T h4c4
2448.8 1782.9 1520.9 1390.4 1256.3
选择
2441.4 1775.7 1517.6 1382.2 1259.3
E T 旳理论值与实测值相差不大 2、验证斯忒藩-玻耳兹曼定律。
选择黑体辐射定律菜单下斯忒藩-玻耳兹曼定律。 选择5个寄存器中旳数据,再单击单拟击定。 相对误差=1.16% 3、验证维恩位移定律 。
不同旳仪器溴钨灯旳工作电流与色温旳相应关系不同, 相应关系表格编号应与溴钨灯旳仪器编号相同。
溴钨灯工作电流与色温相应关系表(表1)
电流(A) 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.50
色温(K) 2250 2330 2400 2450 2500 2550 2600 2680 2770 2860 2940
大学物理试验
黑体辐射试验
一、试验目旳
1、了解和掌握黑体辐射旳光谱分布——普朗克辐射 定律
2、了解和掌握黑体辐射旳积分辐射——斯忒藩玻尔 兹曼定律
3、了解和掌握维恩位移定律
要点:WGH—10黑体试验仪旳原理和使用措施 难点:经过试验掌握黑体辐射旳光谱分布规律

普朗克提出了辐射定律成立条件

普朗克提出了辐射定律成立条件

普朗克提出了辐射定律成立条件辐射定律是研究物体辐射的基本定律之一,其最早的形式可以追溯到普朗克(Max Planck)于1900年提出的普朗克辐射定律。

这一定律为后来量子物理的发展奠定了基础,并对研究热辐射和黑体辐射的特性起到了重要的启示作用。

普朗克辐射定律的提出是基于对黑体辐射的研究。

黑体是一个理想化的物体,它可以完全吸收所有进入它内部的辐射,不对任何频率范围的辐射进行选择性地反射或透过。

根据热力学理论,黑体辐射的总辐射功率与温度有关。

而普朗克的目标是能够准确地描述黑体辐射的频率分布和辐射强度。

为了解决辐射定律的问题,普朗克假设辐射的能量是以离散的形式进行的,即能量分为一个一个的量子。

他认为黑体辐射的能量不是连续的,而是由一系列离散的能量单位组成。

这一假设成为了普朗克量子理论的基础,也被后来的量子力学所证实。

普朗克辐射定律的具体表述可以通过普朗克公式表示。

根据公式,黑体辐射的频率分布和辐射强度与温度、频率和光子能量之间存在一定的关系。

具体而言,普朗克辐射定律可以描述为:B(ν, T) = (2hν³ / c²) * (1 / (e^(hν / kT) - 1))其中B(ν, T)表示单位时间和单位频率间隔内黑体辐射的能量,ν代表频率,T代表温度,h为普朗克常数,c为光速,k为玻尔兹曼常数。

这个公式描述了黑体辐射的频率分布和辐射强度与温度的关系。

根据普朗克辐射定律,我们可以得出一些重要的结论。

首先,随着温度的升高,黑体辐射的频谱峰值向更高的频率和能量方向移动,也就是蓝移。

其次,普朗克辐射定律解释了紫外灾难的问题。

根据经典物理学的预测,黑体辐射在紫外频率下应该无限大,而根据普朗克的理论,这种趋势得到了合理的解释。

此外,普朗克辐射定律也为后来研究量子力学和量子视角下的物质本质提供了线索。

它的假设确认了能量以量子形式进行传播,进一步证明了能量不连续的观点。

这对后来量子物理的发展起到了重要的引导作用。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
选择
2441.4 1775.7 1517.6 1382.2 1259.3
E T 的理论值与实测值相差不大 2、验证斯忒藩-玻耳兹曼定律。
选择黑体辐射定律菜单下斯忒藩-玻耳兹曼定律。 选择5个寄存器中的数据,再单击单确击定。
相对误差=1.16% 3、验证维恩位移定律 。
选择验证黑体辐射定律菜单下维恩位移定律。 选择5个寄存器中的数据,再单击确定。
软件中存了一条色温为2940K的溴钨灯的标准能量线
5、点击“传递函数”、“修正为黑体”√为
6.在表1中任选一工作电流,点击黑体扫描,输入相对 应的色温,记录溴钨灯光源在传递函数修正和黑体修正 后的全谱存于寄存器-内 ,然后归一化,如图所示。
7、改变溴钨灯工作电流,在表1中任选4个选电选择择流归值一,化分别
c2
3
h
e
1
kT
1
普朗克得到上述公式后意识到,如果仅仅是一个 侥幸揣测出来的内插公式,其价值只能是有限的。 必须寻找这个公式的理论根据。他经过深入研究后 发现:必须使谐振子的能量取分立值,才能得到上 述普朗克公式。
能量子假说:辐射黑体分子、原子的振动可看作 谐振子,这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些 谐振子只能处于某些分立的状态,在这些状态中,谐振 子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相 应的能量是某一最小能量ε(称为能量子)的整数倍, 即:ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε. n为正整数,称为量子数。
维恩经验公式
M0
(T
)

C e 5
C2
T
1
这个公式与实验曲线波长短处符合得很好,但在波长 很长处与实验曲线相差较大。
瑞利--金斯经验公式
M 0 (T ) C34T
这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近, 但在短波区,按此公式,M 0 将随波长趋向于零而 趋向无穷大的荒谬结果,即“紫外灾难”。
x
普朗克公式可改写为: M
0
(x,T
)

C1k 4T h4c4
4
x3 ex 1
黑体的总辐出度:
M 0 (T )


0
M 0 (T
)d

C1k 4T h4c4
4

0
e
x3 x
1
d
x
其中:
0
e
x3 x
1
d
x

0
ex x3 1 ex
d
x

0
ex x3


enx
n0
d
根据实验得出黑体辐射的两条定律: (1) 斯特藩-玻耳兹曼定律
黑体的辐出度与黑体的绝对温度四次方成正比 :
M 0 (T ) T 4 斯特藩常数 5.67 108 W/(m2 K4 )
热辐射的功率随着温度的升高而迅速增加。
(2) 维恩位移定律
对于给定温度T ,黑体的单色辐出度
最大值,其对应波长为 m。
对于频率为ν的谐振子最小能量为
h
能量
经典 量子
振子在辐射或吸收能量时,从一个状态跃迁到 另一个状态。在能量子假说基础上,普朗克由玻 尔兹曼分布律和经典电动力学理论,得到黑体的
单色辐出度,即普朗克公式。
能量子的概念是非常新奇的,它冲破了传统 的概念,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。由于普朗克发现了能 量子,对建立量子理论作出了卓越贡献,获1918 年诺贝尔物理学奖。
“最小值”为“0.0” 。(“最大值”与狭缝宽度有
关,宽度越大,能量越大,“最大值”最多能调节
“为传“递1函00数00””)为
选择计算传递函数
“修正为黑体 ”为
4、选择溴钨灯色温为2940K对应的工作电流,点击单程 扫描记录溴钨灯光源全谱(不含传递函数和黑体修正)。 得到如图所示的扫描线,然后计算传递函数
接收器 光栅 白板
黑体
黑体修正
本实验用溴钨灯的钨丝作为辐射体,由于钨丝
灯是一种选择性的辐射体,与标准黑体的辐射光谱
有一定的偏差,因此必须进行一定修正。钨丝灯辐
射光谱是连续光谱,其总辐射本领 RT 由下T 为钨丝的温度为T 时的总辐射系数,其值为该温度
下钨丝的辐射强度与绝对黑体的辐射强度之比:
大学物理实验
黑体辐射实验
一、实验目的
1、了解和掌握黑体辐射的光谱分布——普朗克辐射 定律
2、了解和掌握黑体辐射的积分辐射——斯忒藩玻尔 兹曼定律
3、了解和掌握维恩位移定律
重点:WGH—10黑体实验仪的原理和使用方法 难点:通过实验掌握黑体辐射的光谱分布规律
二、实验原理
1. 热辐射现象
固体或液体,在任何温度下都在发射各种波长的 电磁波,这种由于物体中的分子、原子受到激发而 发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特 征仅与温度有关。
1
hc
ekT 1
h 6.6260755 1034 J s 普朗克常数
这一公式称为普朗克公式。它与实验结果符 合得很好。
M 0 (T )
实验值

普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o 1 23 4 5
6 78
/μm
普朗克公式还可以用频率表示为:
M 0 (T )

2h
M有一0
T m b
b 2.897 103 m K
热辐射的峰值波长随着温度的增加而向着 短波方向移动。
例 试从普朗克公式推导斯特藩-玻尔兹曼定律
及维恩位移定律。
解:在普朗克公式中,为简便起见,引入
C1

2hc2 ,
x

hc
kT

d
x


hc
2kT
d
d



hc kTx2
d
A
L1
B1
P L2
B2
C
A为黑体 B1PB2为分光系统
C为热电偶
测定黑体辐出度的实验简图
实验曲线
M 0 (T ) /(W cm2 m1)
/ m
01 234 5
绝对黑体的辐出度按波长分布曲线
3. 普朗克量子假设
问题:如何从理论上找到符合实验曲线的函数式
M0 (T ) f (,T )
进行黑体扫描,输入相应的色温,记录全谱,并分别存于
其余4个寄存器内。
寄存器选择
8、分别对各个寄存器内的数据进行归一化。
单击
五、实验数据及数据处理
1、验证普朗克辐射定律(取五个点,每条曲线上取一个)。
打开五个寄存器中的数据,显示五条能量曲线。 选择验证黑体辐射菜单中的普朗克辐射定律
在界面弹出的数据表格中点击计算按钮。
不同的仪器溴钨灯的工作电流与色温的对应关系不同, 对应关系表格编号应与溴钨灯的仪器编号相同。
溴钨灯工作电流与色温对应关系表(表1)
电流(A) 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.50
色温(K) 2250 2330 2400 2450 2500 2550 2600 2680 2770 2860 2940
四、实验内容
1、打开黑体辐射实验系统电控箱电源及溴钨灯电源开关。 溴钨灯电 源开关
电控箱电 源开关
2、打开显示器电源开关及计算机电源开关启动计算机。
3、双击“黑体”图标进入黑体辐射系统软件主界面, 此时仪器进入自到检零状态。
设置:“工作方式”——“模式”为“能量”、“间隔”为
““止工1波n作m长”范”围为”“—双2—4击9“9起.9n始m波”、长“”最为狭大“节缝值8旋宽0”0钮度.为0调n“m”4、00“0.0终”、
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K 1400K
物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度。
绝对黑体:若物体在任何温度下,对任何波长的辐射能的吸 收比都等于1,则称该物体为绝对黑体,简称黑体。
2. 黑体辐射实验规律
不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。
研究黑体辐射的规律 是了解一般物体热辐射 性质的基础。
x



0
x e3 (n1) x
dx
n0
由分部积分法可计算:

0
x e3 (n1) x
d
x

(n
6 1)4
所以
M 0 (T )

C1k 4T 4 h4c4


n0(n
6 1)4

C1k 4T 4 h4c4
4
15
T 4


2k 4
h3c2
4
15

5.6693108
相对误差=1.97%
选择 选择
4、将以上所测辐射曲线与绝对黑体的理论曲线进行
比较并分析之 (在同一色温下)。
六、思考题
1、实验为何能用溴钨灯进行黑体辐射测量并进行黑体辐射
定律验证?
单击
2、实验数据处理中为何要对数据进行归一化处理?
3、实验中使用的光谱分布辐射度与辐射能量密度有何关系?
维恩公式和瑞利-金斯公式都是用经典物理学的 方法来研究热辐射所得的结果,都与实验结果不符, 明显地暴露了经典物理学的缺陷。黑体辐射实验是 物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。
为了解决上述困难,普朗克利用内插法将适 用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利-金斯公 式衔接 起来,提出了一个新的公式:
M 0 2hc25
设计表格,记录数据。注:为了减小误差,选取曲线上 能量最大的那一点。
表2:
波长 (nm)
相关文档
最新文档