01黑体辐射和普朗克能量子假设.ppt
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1、1,黑体辐射 普朗克能量子假设,2,任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波,并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。,1.热辐射现象,这种由于物质中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。,热辐射的电磁波能量对频率有一个分布。,温度不同,热辐射的电磁波能量不同, 频率分布也不同。,例如加热铁块,随着温度的升高: 开始不发光,3,4,同一个黑白花盘子的两张照片,室温下,反射光,1100K,自身辐射光,(与温度有关、热辐射),5,.物体在任何温度下都会辐射能量。,注意,.物体既会辐射能量,也会吸收能量。物体在某个频率范围内发射电磁波能力越大,则它吸收该频率范围内电
2、磁波能力也越大。,辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。,实验表明:物体辐射能多少决定于物体的温度(T)、辐射的波长、时间的长短和发射的面积。,6,描写物体辐射本领的物理量。类似于波强。,(1)单色辐出度,2.基尔霍夫定律,1.几个概念,如果从物体单位表面上发射的、波长在 到d之间的辐射功率为 ,则 与d之比称为单色辐出度。,是温度和波长的函数,常写成 。,它描述了物体热辐射的能谱分布。,表示在一定温度 T 下,单位时间内从物体表面单位面积上波长在 附近单位波长间隔内辐射出的能量。,7,钨丝、太阳的 和 关系的实验曲线,8,描写物体在温度 T 时向外辐射能量本领的物理量。,从物
3、体单位表面积上发射的各种波长辐射的总功率。,辐出度仅是温度的函数。,()辐出度,表示在温度 T 时单位时间内、单位面积整个波长范围内的辐射出能量。,9,()吸收比,当辐射从外界入射到物体表面时,被物体吸收的能量与入射能量之比称为吸收比。,波长在从 到d间隔范围内的吸收比称为单色吸收比。用 表示。,10,.基尔霍夫定律,N个不同的物体置于一绝热恒温体内,经过热辐射交换能量,达到热平衡态。,但不同物体的辐出度是不同的。要维持平衡热辐射,只有辐射能量较多的物体吸收能量也多,反之亦然。,要维持温度不变,则物体吸收的辐射能必须等于辐射出去的能量。,辐出度较大的物体,其吸收本领一定也较大;辐出度较小的物体
4、,其吸收本领也一定较小。,11,在热平衡下,任何物体的单色辐出度与单色吸收比的比值与物体的性质无关,对于所有物体,这个比值是波长和温度的普适函数。,好的吸收体也是好的辐射体。,基尔霍夫定律,12,物体具有向四周辐射能量的本领,又有吸收外界辐射来的能量。,黑体是指在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射的物体。,1.黑体,对于任意温度或波长,绝对黑体的吸收比都恒为1:,13,根据基尔霍夫定律,黑体既是完全的吸收体,也是理想的发射体。,黑体是一种理想的模型,在自然界中并不存在完全理想的黑体。,可把一个开小孔的不透光空腔看成黑体。,14,实验中将开有小孔的空腔视为黑体,使其恒温,测量从小孔中辐射出来的各
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