輻射強度黑體輻射規(guī)律3

17.1能量量子化19世紀(jì)末，經(jīng)典物理學(xué)在各個領(lǐng)域都取得很大成功：牛頓定律:成功描述了宏觀低速物體的運動分子物理:成功說明白溫度、壓強、氣體的內(nèi)能電磁學(xué)：建立了一個能推斷一切電磁現(xiàn)象的麥克斯韋方程組。找到了力、電、光、聲等都遵循的規(guī)律---能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當(dāng)時很多物理學(xué)家都沉醉于這些成果和成功之中。認為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頭了。1900年，在英國皇家學(xué)會的新年慶祝會上,著名物理學(xué)家開爾文勛爵作了展望新世紀(jì)的發(fā)言:

“科學(xué)的大廈已經(jīng)基本完成，后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補工作就行了?！?/p>

--開爾文--也就是說：物理學(xué)已經(jīng)沒有什么新東西了，后一輩只要把做過的試驗再做一做，在試驗數(shù)據(jù)的小數(shù)點后面加幾位罷了！但開爾文終歸是一位重視現(xiàn)實和有視力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到：

“但是，在物理學(xué)晴朗天空的遠處，還有兩朵令人不安的烏云，----”這兩朵烏云是指什么呢？熱輻射實驗邁克爾遜-莫雷實驗后來的事實證明，正是這兩朵烏云發(fā)展成為革命的風(fēng)暴，烏云落地化為春雨，澆灌出兩朵“鮮花”。不到一年(1900年底)，第一朵烏云誕生量子論1905年,其次朵烏云誕生相對論。經(jīng)典物理學(xué)的大廈被徹底動搖，物理學(xué)發(fā)展到了一個更為寬闊的領(lǐng)域。思索與探討：問題1:在火爐旁邊有什么感覺?問題2:投在爐中的鐵塊起先是什么顏色?過一會有是什么顏色?1400K800K1000K1200K1、一切物體在任何溫度下，都要向外輻射電磁波。2、電磁波能量的凹凸、電磁波按波長分布的狀況都與溫度有關(guān)，故稱為熱輻射。一、熱輻射二、黑體與黑體輻射1、黑體定義：假如一個物體在任何溫度下，對任何波長的電磁波都完全吸取，而不反射與透射，則稱這種物體為確定黑體，簡稱黑體。用不透亮材料制成一空心容器，壁上開一小孔，可看成確定黑體黑體模型思索與探討：一座建設(shè)中的樓房還沒安裝窗子，盡管室內(nèi)已經(jīng)粉刷，假如從遠處視察，把室內(nèi)的亮度與樓房外墻的亮度相比，你會發(fā)覺什么？為什么？2、探討黑體輻射的意義：探討表明：一般材料物體，輻射電磁波的狀況除與溫度有關(guān)，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)；黑體：輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，因而反映了某種具有普遍意義的客觀規(guī)律。于是在探討熱輻射的規(guī)律時，人們特殊留意對黑體輻射的探討0123456λ(μm)1700K1500K1300K1100K輻射強度黑體輻射試驗規(guī)律3、黑體輻射的試驗規(guī)律隨著溫度上升：（1）各種波長的輻射強度都有增加，（2）輻射強度的極大值向波長短的方向移動4、怎樣說明黑體輻射的試驗規(guī)律？物體中存在著不停運動的帶電微粒，依據(jù)當(dāng)時物理學(xué)的相識，每個帶電微粒的振動都產(chǎn)生變更的電磁場，從而產(chǎn)生電磁輻射。o實驗值λ/μm維恩線瑞利--金斯線紫外災(zāi)難普朗克線12345678黑體輻射試驗是物理學(xué)晴朗天空中一朵令人擔(dān)憂的烏云。輻射強度荒謬的“紫外災(zāi)難”維恩公式在短波區(qū)與試驗很接近，長波區(qū)與試驗偏離很大；瑞利公式在長波區(qū)與試驗很接近，短波區(qū)與試驗嚴(yán)峻不符；不但不符，而且當(dāng)波長趨于零時，輻射強度竟變成無窮大，由于波長很小的輻射處在紫外線波段，故而由荒謬的結(jié)果稱為“紫外災(zāi)難”。1、能量子說----超越牛頓的假設(shè)1900年，普朗克做出了這樣的大膽假設(shè)：振動著的帶電微粒的能量是某一最小能量ε（稱為能量子）整數(shù)倍。例如，可能是ε,1ε,2ε,3ε,...當(dāng)帶電微粒輻射或吸取能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份輻射或吸取的。對于頻率為ν的諧振子最小能量為能量量子經(jīng)典h是普朗克常量三、普朗克的能量子假說和黑體輻射公式2.普朗克的黑體輻射公式1900.10.19普朗克在德國物理學(xué)會會議上提出一個黑體輻射公式M.Planck德國人1858－1947λ(μm)123568947普朗克試驗值試驗結(jié)果與普朗克的公式畫出的圖線完全一樣普朗克后來又為這種與經(jīng)典物理格格不入的觀念深感擔(dān)憂，只是在經(jīng)過十多年的努力證明任何復(fù)歸于經(jīng)典物理的企圖都以失敗而告終之后，他才堅決地信任h的引入的確反映了新理論的本質(zhì)。1918年他榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。他的墓碑上只刻著他的姓名和黑體輻射的探討卓有成效地呈現(xiàn)在人們的眼前，紫外災(zāi)難的疑點找到了，為人類解決了一大難題。使酷愛科學(xué)的人們又一次倍感欣慰，但真理與謬誤之爭就此安靜了嗎？物理難題：1888年，霍瓦(Hallwachs)發(fā)覺一個帶負電的金屬板被紫外光照射會放電。近10年以后，1897年，J