生產(chǎn)管理知識_量子論和量子力學(xué)基礎(chǔ)

第十八章 量子論和量子力學(xué)基礎(chǔ) 任何固體或液體在任何溫度下都向外輻射電磁波 輻射的能量稱為輻射能 物體輻射總能量及能量按波長分布都決定于溫度的輻射稱為熱輻射 固體在溫度升高時顏色的變化 18 1熱輻射普朗克的量子假設(shè) 一 熱輻射 輻射能與輻射體的溫度和波長有關(guān) 二 基爾霍夫輻射定律 引入描述輻射的相關(guān)物理量 1 單色輻出度 單位時間內(nèi)從物體表面單位面積上發(fā)出的波長在附近單位波長間隔內(nèi)的輻射能 描述物體在不同溫度下輻射能按波長分布的情況 與輻射體溫度及輻射波長有關(guān) 單位 單位時間內(nèi)從物體表面單位面積上發(fā)出的各種波長的總輻射能 單位面積輻射功率 2 輻出度 3 單色吸收比和單色反射比 單色吸收比 物體的吸收比 反射比與溫度和波長有關(guān) 單色反射比 4 絕對黑體 在任何溫度下 對任何波長的輻射能的吸收比都等于1的物體 絕對黑體 5 基爾霍夫輻射定律 對于黑體 所以 基爾霍夫輻射定律表明 1 各物體單色輻出度和吸收比之比為一常量 吸收本領(lǐng)大的物體也是輻射本領(lǐng)大的物體 2 絕對黑體是完全的吸收體 因而是理想的輻射體 3 任何物體的熱輻射性質(zhì)都與絕對黑體的單色輻出度有關(guān) 三 黑體的輻射定律 用實驗研究黑體在不同溫度下單色輻出度按波長分布 1 黑體輻射實驗和黑體輻射實驗定律 黑體的單色輻出度按波長分布的實驗曲線 0123456 m 1700K 1500K 1300K 1100K 1 每一條曲線表示在一個溫度下黑體的單色輻出度隨波長變化的情況 2 曲線下的面積等于黑體在該溫度下的輻射出射度 0123456 m 1700K 1500K 1300K 1100K 黑體輻射實驗定律 1 斯忒藩 Stefan 玻爾茲曼定律 2 維恩 Wien 位移定律 黑體的輻出度與熱力學(xué)溫度的四次方成正比 當黑體的溫度升高時 單色輻出度最大值向短波方向移動 例子 低溫火爐輻射能集中在紅光 高溫物體輻射能集中在藍 綠色 應(yīng)用 光測高溫計 測量發(fā)電廠爐內(nèi)溫度 2 維恩 Wien 位移定律 1 斯忒藩 Stefan 玻爾茲曼定律 例 視太陽為半徑的黑體 在地球表面接收到太陽輻射的能流密度為 地球與太陽的距離為 求太陽表面的溫度 解 太陽每秒鐘輻射的能量 太陽輻出度 瑞利 金斯公式 維恩公式 問題 如何從理論上找到符合實驗的函數(shù)式 2 黑體輻射實驗定律的經(jīng)典理論 o m 1235689 4 7 M B 實驗值 問題 如何從理論上尋找符合實驗曲線的函數(shù)式 普朗克量子假說 1 輻射物質(zhì)中具有帶電的線性諧振子 它和周圍電磁場交換能量 3 普朗克的量子假說普郎克公式 2 這些諧振子只能處于某些特殊的分立狀態(tài) 在這些狀態(tài)中相應(yīng)的能量值是不連續(xù)的 它們只能為某一最小能量 稱為能量子 的整數(shù)倍 即 h稱為普朗克常數(shù) 4 振子在輻射或吸收能量時 從一個狀態(tài)躍遷到另一個狀態(tài) 3 頻率為 的諧振子 能量子 最小能量