1、能量量子化：能量量子化：物理学的新纪元物理学的新纪元第一节第一节 固体或液体，在任何温度下都在辐射各种波长固体或液体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征特征与温度有关与温度有关。固体在温度升高时颜色的变化固体在温度升高时颜色的变化14001400K K800800K K10001000K K12001200K K一、热辐射现象及其特点一、热辐射现象及其特点 黑体与黑体与黑体辐射黑体辐射温度不同时，热辐射的波长分布不同温度不
2、同时，热辐射的波长分布不同 例如：铁块例如：铁块 温度温度 从从看不出发光看不出发光到到暗红暗红到到橙色橙色到到黄白色黄白色热辐射热辐射 -热能转化为电磁能的过程热能转化为电磁能的过程任何物体任何温度下均存在热辐射任何物体任何温度下均存在热辐射温度温度 发射的能量发射的能量 电磁波的电磁波的短波短波成分成分 如一个如一个20瓦的白炽灯和一个瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯瓦的白炽灯昏黄色昏黄色贼亮贼亮 刺眼刺眼二、对热辐射的初步认识二、对热辐射的初步认识直觉直觉:低温物体发出的是低温物体发出的是红外光红外光 炽热物体发出的是炽热物体发出的是可见光可见光 高温物体发出的是高温物体发出的是紫外光紫
3、外光注意：注意：热辐射与温度有关热辐射与温度有关激光激光 日光灯发光不是热辐射日光灯发光不是热辐射能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和透射的物体称为绝对黑体。简称折射和透射的物体称为绝对黑体。简称黑体黑体三、黑体辐射实验规律三、黑体辐射实验规律 不透明的材料制成带小孔的的空腔不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看可近似看作作黑体黑体。黑体模型黑体模型黑体是理想化模型黑体是理想化模型空腔上的小孔空腔上的小孔炼钢炉上的小洞炼钢炉上的小洞向向远处观察打开远处观察打开的窗子的窗子近似黑体近似黑体平衡态时平衡态时 黑体辐射只依赖于黑体辐射只依赖于物体的
4、温度物体的温度,与构成黑体的材料与构成黑体的材料 形状无关形状无关 研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。射性质的基础。0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K),(0Te 实验结果实验结果o实验值/m)(0TM维恩线维恩线瑞利瑞利-金斯线金斯线紫紫外外灾灾难难普普朗朗克克线线12345678 辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子
5、的能量并不象经典物分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小相应的能量是某一最小能量能量（称为能量子）的整数倍称为能量子）的整数倍，即：，即：,1,1,2 2,3,3,.,.n n.n n为正整数，称为为正整数，称为量子数。量子数。对于频率为对于频率为的谐振子最小能量为的谐振子最小能量为能量能量量子量子经典经典h能量量子化假说能量量子化假说ch(m)1 2 3 5 6 8 947普朗克普朗克实验值实验值),(0Te 黑体辐射公式黑体辐射公式1900.10.19 普朗克在德国普朗克在德国物理学会会议上提出一个物理学会
6、会议上提出一个黑体辐射公式黑体辐射公式12)(/32kThechTMsJ1055.634hM.Planck 德国人德国人 18581947 普朗克后来又为这种与经典物理格格不普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信而告终之后，他才坚定地相信h的引入确实的引入确实反映了新理论的本质。反映了新理论的本质。1918年他荣获诺贝尔物理学奖年他荣获诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和他的墓碑上只刻着他的姓名和秒焦3410626.6h 黑体辐射的研究卓有成效地展现黑体辐射的研究卓有成效地展现人们的眼前，人们的眼前，紫外灾难的疑点找到紫外灾难的疑点找到了了，为人类解决了一大难题。使热为人类解决了一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰，但爱科学的人们又一次倍感欣慰，但真理与谬误之争就以平息了吗？真理与谬误之争就以平息了吗？
