大学物理-5-第3章-光的本质.ppt
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1、2019/8/26,1,浙江大学城市学院 黄 敏,Tel: 18667198321 E-mail: H,大 学 物 理 University Physics,本章主要讲解四个方面问题: 1)黑体辐射 2)光电效应 3)康普顿效应 4)光的波粒二象性,1、热辐射,在任何温度下,一切宏观物体都以电磁波的形式向外辐射能量。对于给定的物体而言,在单位时间内辐射能量的多少以及辐射能量按波长的分布等都取决于物体的温度,因此,这种辐射就称之为热辐射,或者称为温度辐射。,2、绝对黑体-一个物体如果能完全吸收投射到其表面的任何波长的辐射能,即不反射,也不透射,我们称这种物体为绝对黑体,简称黑体。,绝对黑体是一种
2、理想化的模型。但用不透明的材料制成的一个有小孔的空腔,可以视为绝对黑体。如:山洞、窗口、炉膛等。,3、黑体辐射的实验规律,单色辐出度 辐射出射度,【单色辐出度】在一定温度下,物体在单位时间内,从单位表面积上发射的波长在+范围内的辐射能为dE 。,【辐射出射度】在一定温度下,物体在单位时间内、从单位表面积上辐射的各种波长的总辐射能,记为MB(T)。, 斯忒藩玻耳兹曼定律, 维恩位移定律,维恩 ( W. Wien, 1864-1928 )德国物理学家,1911年获诺贝尔物理学奖,如:太阳单色辐出度最大处波长 m 0.49 m T = 5900 K,维恩位移定律在现代科学技术上具有极广泛的应用,是测
3、量高温、遥感、红外追踪等技术的物理基础。,如下图所示,太阳辐射谱-大气层外的太阳辐射曲线同5900K的黑体辐射曲线类似。太阳光穿入大气层时被大气吸收,水汽和二氧化碳在红外区强烈吸收太阳辐射,臭氧在紫外区强烈吸收太阳辐射。,人体体温310K(370C) m =9.35m “辐射高温计”,“炉火纯青”等等 宇宙背景辐射 m0.1cm T =2.7K,【例题】在地球大气层外测得太阳辐射谱,它的极值波长为490 nm,设太阳为黑体,求: 太阳表面温度 T; 太阳表面单位面积的辐射功率?,普朗克能量子假设,在19世纪未,已经从实验上测定了绝对黑体的单色辐出度MB(T)与( ,T)的关系曲线。如何从理论上
4、推导出符合实验结果的MB(T)函数表达式,就成为当时物理学中引人注目的问题之一。许多物理学家尝试从经典理论出发对绝对黑体的辐射规律给予解释。,瑞利 金斯公式 (1900年),维恩公式 (1896年),长波范围与实验符合,而在短波范围内不符合“紫外灾难”,短波范围与实验符合,而在长波范围内不符合,与实验符合,普朗克公式的得来,起初是半经验的,即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,在得到了公式后,普朗克才设法从理论上去论证它。,为解释这一公式,普朗克提出了能量量子化假设,普朗克公式,普朗克常数,普朗克能量子假设,普朗克常数 h = 6.62610-34 Js,与腔内
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