安徽大学出版社大学物理电子教案大学物理学*Page*ANHUIUNIVERSITY大学物理学Page第二十章量子物理基础ANHUIUNIVERSITY**第1页，共37页，星期日，2025年，2月5日20－1热辐射普朗克能量子假设20－2光电效应和爱因斯坦光子理论20－3康普顿散射第二十章量子物理基础20－4氢原子光谱玻尔的氢原子理论*20－5微观粒子的波粒二象性20－6波函数20－7薛定谔方程20－8一维定态问题20－9量子力学和氢原子20－10电子自旋多电子原子的壳层结构第2页，共37页，星期日，2025年，2月5日20－1热辐射普朗克能量子假设热辐射(thermalradiation)：物体的辐射与其温度有关，故将这种辐射称为热辐射.这种电磁波形式的辐射能量按波长分布是不均匀的.一、热辐射黑体辐射发射=吸收时，其温度不变——平衡热辐射.辐射电磁波的同时，物体也吸收投射到它表面的电磁波。定量描述单色辐出度(monochromaticradiantexitance)温度为T的物体在单位时间内从单位表面积上发射的波长在λ和λ+dλ之间的辐射功率dMλ与dλ之比.第3页，共37页，星期日，2025年，2月5日单位:辐出度(radiantexitance)温度为T的物体在单位时间内从单位表面积上发射的所有各种波长的辐射能称为该物体的辐射出射度，简称辐出度.单位:单色吸收比(monochromaticabsorptance)和单色反射比被物体吸收能量与入射能量之比称为吸收比，反射能量与入射能量之比称为反射比.在波长λ和λ+dλ之间的吸收比称为单色吸收比,在波长λ和λ+dλ之间的反射比称为单色反射比.第4页，共37页，星期日，2025年，2月5日对于不透明物体:黑体(black-body)能在任何温度下,完全吸收入射到其表面的任何波长电磁波的物体称为黑体.黑体发出的热辐射,叫做黑体辐射.G.R.Kirchoff1824—1887基尔霍夫定律(Kirchofflaw)在同样的温度下,不同的物体或不同表面性质的物体,其单色辐出度与单色吸收比的比值与物体的具体性质无关.一个好的吸收体一定是一个好的辐射体.第5页，共37页，星期日，2025年，2月5日黑体黑体是理想模型，可以用黑体单色辐出度来描述热辐射的普遍规律.第6页，共37页，星期日，2025年，2月5日二、黑体辐射实验定律黑体热电偶测M0λ(T)光栅光谱仪T空腔辐射辐出度测量装置W.Wien1864—1928第7页，共37页，星期日，2025年，2月5日1800K2000K01500K2200K总辐出度1.总辐出度即曲线下面积.2.总辐出度只与温度有关.第8页，共37页，星期日，2025年，2月5日斯特藩—玻尔兹曼定律黑体的总辐出度与黑体的热力学温度的四次方成正比.斯特藩—玻尔兹曼常量JosefStefan1835—1893LudwigBoltzmann1844—1906第9页，共37页，星期日，2025年，2月5日维恩位移定律黑体辐射中,辐出度最大,即辐射最强的波长与与黑体的热力学温度成反比.维恩常数固体在温度升高时颜色的变化800K300K1200K1000K1400K第10页，共37页，星期日，2025年，2月5日例1.太阳的表面可以看成是黑体,测得太阳辐射的峰值波长λm约为500nm,估算太阳表面的温度和总辐出度.解:由维恩位移定律，太阳表面温度：利用斯特藩—玻尔兹曼定律，太阳表面总辐出度为：第11页，共37页，星期日，2025年，2月5日例2.大爆炸宇宙学预言,由于宇宙初始的大爆炸,现在宇宙中应残存相当于λm约为1mm的黑体辐射,它处于微波波段,称为宇宙微波背景辐射,计算其相应的黑体温度.解:由维恩位移定律，相应的黑体温度：第12页，共37页，星期