拨开黑体辐射的疑云最新完整版本.pptVIP

2、黑体平衡热辐射：能量子很小，宏观世界一般观测不到能量子效应，可以认为能量是连续的。因此，经典物理学可以很好的解释宏观现象的运动。但当研究原子一下的微观世界，就必须考虑能量量子化。*2-1、拨开黑体辐射的疑云到19世纪末，经典物理学经历300年的发展，已达到完善、成熟的阶段。不少物理学家都认为：辉煌的物理学大厦已经建成，剩下的只是进一步精细化的工作，如在一些细节上作些补充和修正，使各个物理学常量测得更精确一些，但这时，物理学晴朗的天空中飘着的两朵“乌云”影响了物理学家们的好心情。第一朵与以太的零漂移实验有关，相对论对此作出了圆满的回答。第二朵“乌云”是什么？物理学家又是怎样拨开它的呢？1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的发展的文章中说到：“在已经基本建成的科学大厦中，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”--开尔文--也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！开尔文还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”这两朵乌云是指什么呢？热辐射实验迈克尔逊-莫雷实验后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。相对论问世普朗克量子力学的诞生思考与讨论在火炉旁边有什么感觉?投在炉中的铁块开始是什么颜色?过一会是什么颜色?物体在任何温度下，都会发射电磁波。温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同。物理学中把这种现象叫做热辐射。辐射的能量及其按波长的分布都随温度而变化。一、热辐射2.对热辐射的初步认识任何物体任何温度均存在热辐射温度?发射的能量?电磁波的短波成分?如一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯昏黄色贼亮刺眼直觉:低温物体发出的是红外光炽热物体发出的是可见光高温物体发出的是紫外光注意：热辐射与温度有关激光日光灯发光不是热辐射“冷”的物体也有热辐射，但强度低，且辐射波段主要在红外区。利用红外摄像仪可以捕捉到这种辐射的信息。头部各部分温度不同，因此它们的热辐射存在差异，这种差异可通过热象仪转换成可见光图象。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…头部热辐射像例如：加热铁块。开始，铁块看不出发光，随着温度的升高，铁块开始呈现暗红色，逐步变为橙色，最后展现出黄白色。固体在温度升高时颜色的变化对固体材料加热，随着温度上升，辐射能量上升，辐射中波长短的成分上升。热辐射解释：大量带电粒子的无规则热运动引起的。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作无规则的微振动，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，形成连续的电磁波谱。1、黑体：如果某种物体能够完全吸收投射到其表面的电磁波而不产生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。二、黑体与黑体辐射黑体是理想化模型。加热一黑体，黑体所吸收的能量等于在同一时间内向外辐射的能量，这样的辐射称为黑体平衡热辐射。平衡热辐射时黑体，温度恒定。3.黑体辐射实验规律黑体辐射测量的实验装置对黑体加热达到某一温度，平衡时会放出热辐射。通过透镜、棱镜折射可得到黑体辐射的不同方向不同波长。通过采集装置可得到黑体的不同波长对对应辐射能量的本领。实验装置采集装置T平行光管三棱镜T加热0123456λ(μm)1700K1500K1300K1100K4.实验结果及经验结论：1.温度升高，黑体辐射各种波长的本领增强2.温度升高，黑体辐射本领最大值向短波移动5.理论解释实验值瑞利--金斯线o/μm维恩线12345678经典物理学所遇到的困难——解释实验曲线1）维恩的半经验公式：公式适合于短波波段，长波波段与实验偏离。公式只适用于长波段,而在紫外区与实验不符,----“紫外灾难”2）瑞利----金斯公式玻尔兹曼常数k=1.380658?10-23J/K实验瑞利-琼斯线维恩线T=1646k“紫