輻射定律說明

1、基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，18241887），德國物理學(xué)家。 1824年3月12日生于普魯士的柯尼斯堡（今為俄羅斯加里寧格勒），1887 年10 月17日卒于柏林?；鶢柣舴蛟诳履崴贡ご髮W(xué)讀物理，1847年畢業(yè)后去柏林大學(xué)任教，3年后去布雷斯勞作臨時(shí)教授。1854年由化學(xué)家本生推薦任海德堡大學(xué)教授。1875年到柏林大學(xué)作理論物理教授，直到逝世。1859年，基爾霍夫做了用燈焰燒灼食鹽的實(shí)驗(yàn)。在對(duì)這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的研究過程中，得出了關(guān)于熱輻射的定律，后被稱為基爾霍夫定律（Kirchoff's law）：基爾霍夫根據(jù)熱平衡理論導(dǎo)出，任何物體對(duì)電磁輻射的發(fā)射本領(lǐng)和吸收

2、本領(lǐng)的比值與物體特性無關(guān)，是波長(zhǎng)和溫度的普適函數(shù)，即與吸收系數(shù)成正比。并由此判斷：太陽光譜的暗線是太陽大氣中元素吸收的結(jié)果。這給太陽和恒星成分分析提供了一種重要的方法，天體物理由于應(yīng)用光譜分析方法而進(jìn)入了新階段。 1862年他又進(jìn)一步得出絕對(duì)黑體的概念。他的熱輻射定律和絕對(duì)黑體概念是開辟20世紀(jì)物理學(xué)新紀(jì)元的關(guān)鍵之一。1900年M.普朗克的量子論就發(fā)源于此。1900年，普朗克拋棄了能量是連續(xù)的傳統(tǒng)經(jīng)典物理觀念，導(dǎo)出了與實(shí)驗(yàn)完全符合的黑體輻射經(jīng)驗(yàn)公式。在理論上導(dǎo)出這個(gè)公式，必須假設(shè)物質(zhì)輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一個(gè)最小能量的整數(shù)倍。普朗克把這一最小能量單位稱為“能量子”。普朗克的假設(shè)解決了黑

3、體輻射的理論困難。普朗克還進(jìn)一步提出了能量子與頻率成正比的觀點(diǎn)，并引入了普朗克常數(shù)h。量子理論現(xiàn)已成為現(xiàn)代理論和實(shí)驗(yàn)的不可缺少的基本理論。普朗克由于創(chuàng)立了量子理論而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。維恩位移定律是針對(duì)黑體來說的，說明了黑體越熱，其輻射譜光譜輻射力（及某一頻率的光輻射能量的能力）的最大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)越短，而除了絕對(duì)零度外其他的任何溫度下物體輻射的光的頻率都是從零到無窮的，只是各個(gè)不同的溫度對(duì)應(yīng)的 “波長(zhǎng)-能量”圖形不同，而實(shí)際物體都是黑體乘以黑度所對(duì)應(yīng)的會(huì)體所對(duì)應(yīng)的理想情況 譬如在宇宙中，不同恒星隨表面溫度的不同會(huì)顯示出不同的顏色，溫度較高的顯藍(lán)色，次之顯白色，瀕臨燃盡而膨脹的紅巨星表面溫度

4、只有2000-3000K，因而顯紅色。太陽的表面溫度是5778K，根據(jù)維恩位移定律計(jì)算得的峰值輻射波長(zhǎng)則為502nm，這近似處于可見光光譜范圍的中點(diǎn)，為黃光。 與太陽表面相比，通電的白熾燈的溫度要低數(shù)千度，所以白熾燈的輻射光譜偏橙。至于處于“紅熱”狀態(tài)的電爐絲等物體，溫度要更低，所以更加顯紅色。溫度再下降，輻射波長(zhǎng)便超出了可見光范圍，進(jìn)入紅外區(qū)，譬如人體釋放的輻射就主要是紅外線，軍事上使用的紅外線夜視儀就是通過探測(cè)這種紅外線來進(jìn)行“夜視”的。 本定律由德國物理學(xué)家威廉·維恩（Wilhelm Wien）于1893年通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)提出。斯特藩（Josef Stefan

5、， 18351893）奧地利物理學(xué)家。生于克拉根福附近的圣彼得。畢業(yè)于維也納大學(xué)。曾任過7年中學(xué)教師。1863年獲維也納大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，同時(shí)擔(dān)任了該校的物理學(xué)教授，并曾任維也納物理研究所所長(zhǎng)。他是玻爾茲曼的導(dǎo)師，兩人曾合作，取得了許多重要研究成果。斯特藩在物理學(xué)方面有許多重要研究成果，對(duì)于氣體動(dòng)力學(xué)、擴(kuò)散理論、電磁學(xué)、光學(xué)、毛細(xì)現(xiàn)象等都有貢獻(xiàn)。斯特藩一玻爾茲曼定律，是斯特藩的重要發(fā)現(xiàn)之一。1879年，他在實(shí)驗(yàn)中確定了黑體輻射總能量與其溫度之間的關(guān)系。他測(cè)得了黑體的單位表面積上在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的全部熱輻射的總能量E和它的絕對(duì)溫度T的四次方成正比：E=T4。1884年，玻爾茲曼根據(jù)熱力

6、學(xué)定律推導(dǎo)出了這一關(guān)系，故稱斯特藩一玻爾茲曼定律。式中稱為“斯特藩一玻爾茲曼常數(shù)”，實(shí)驗(yàn)測(cè)得1.36 * 10-4千米米2·秒·開4。熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的奠基人之一。 生于維也納，卒于意大利的杜伊諾，1866年獲維也納大學(xué)博士學(xué)位，歷任格拉茨大學(xué)、維也納大學(xué)、慕尼黑大學(xué)和萊比錫大學(xué)教授。他發(fā)展了麥克斯韋的分子運(yùn)動(dòng)類學(xué)說，把物理體系的熵和概率聯(lián)系起來，闡明了熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，并引出能量均分理論（麥克斯韋-波爾茲曼定律)。他首先指出，一切自發(fā)過程，總是從概率小的狀態(tài)向概率大的狀態(tài)變化，從有序向無序變化。1877年，波爾茲曼又提出，用“熵”來量度一個(gè)系統(tǒng)中分子的無序程度，并給出熵S與無序度W（即某一個(gè)客觀狀態(tài)對(duì)應(yīng)微觀態(tài)數(shù)目，或者說是宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率）之間的關(guān)系為S=kW。這就是著名的波爾茲曼公式，其