《黑體輻射》ppt課件-文庫(kù)吧
2025-04-22 12:13 本頁(yè)面
【正文】 布實(shí)驗(yàn) 在一定溫度下，黑體的單色輻出度 e0(λ,T)，僅是波長(zhǎng)的函數(shù)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可繪出單色輻出度 e0(λ,T)與波長(zhǎng)的變化曲線(xiàn)。 黑體 輻射譜 分析儀 ? ?? 0 00 ),()( ?? dTeTE黑體的輻出度 ),(0 Te ??1700k 1500k 1300k 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)黑體的溫度升高時(shí)，單色輻出度最大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng) ?m 向短波方向移動(dòng)。 數(shù)值上等于曲線(xiàn)下的面積 定量分析實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，得到兩條實(shí)驗(yàn)規(guī)律： ?m 維恩位移定律 斯忒藩 ? 玻耳茲曼定律 a、 維恩位移定律 開(kāi)米 ??? ? 3108 9 在平衡態(tài)下黑體輻射單色輻出度的最大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)與溫度之積是一常數(shù)。 稱(chēng)為維恩位移定律常數(shù) ),(0 Te ??1700k 1500k 1300k ?m b、 斯忒藩 (Stefan)? 玻耳茲曼定律 ）開(kāi)（米瓦 428 / ??? ??Stefan根據(jù)實(shí)驗(yàn)得 稱(chēng)為斯忒藩 ? 玻耳茲曼常數(shù) 以上兩定律的應(yīng)用 （ 1） 爐溫的測(cè)量。 （ 2）地球輻射的電磁波、太陽(yáng)溫度的測(cè)量 （ 3）遙感的利用：進(jìn)行資源、植被、地質(zhì)等的測(cè)量 例 151 由測(cè)量得到太陽(yáng)輻射譜的峰值處在 ，計(jì)算太陽(yáng)的 表面 溫度和 單位表面積上所輻射的功率；如 太陽(yáng)的輻射是常數(shù)，其直徑 ，求太陽(yáng)在一年內(nèi)由于 輻射而損失的質(zhì)量。 mm ????md ??解： 將太陽(yáng)看作黑體 由 bTm ??得 )( 108 9 373KbTm??? ??? ???太陽(yáng)的 表面 溫度 例： 地球的表面溫度約為 300k，算得 λm約為 10μm。處在紅外波段。由于紅外線(xiàn)不被大氣所吸收，所以利用遙感技術(shù)可對(duì)地球的表面進(jìn)行遙測(cè)，分析植被、地質(zhì)等信息。 太陽(yáng) 單位表面積上所輻射的功率即 太陽(yáng) 輻出度 一年內(nèi)輻射的能量 tdEE ????20 ?由 2mcE ?)()103( 360024365)( 1728297kg??? ????????????? 2202 ctdEcEm ?得 太陽(yáng)的質(zhì)量 mkgMs ????? 黑體輻射的理論研究涉及熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和電磁學(xué)，因而成為 19世紀(jì)末物理學(xué)家研究的中心問(wèn)題之一。 三、 經(jīng)典物理遇到的困難 許多 物理學(xué)家都企圖從經(jīng)典理論導(dǎo)出黑體的單色輻出度 的理論公式，但始終得不到滿(mǎn)意的結(jié)果。 ),(0 Te ?比較著名的成果有 （ 1） 維恩根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)得出： 實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn) ),(0 Te ??TcecTe ???2510 ),(??秒米焦耳 / 2161 ??? ?c開(kāi)米 ??? ? 22 維恩 理論值在短波區(qū)域與實(shí)驗(yàn)值符合得很好 維恩理論曲線(xiàn) （ 2） 瑞利和金斯用能量均分定理和電磁理論得出： 402),(??? ck TTe ? 只適于長(zhǎng)波，趨于短波時(shí)偏離較大。 瑞利 金斯曲線(xiàn) 維恩曲線(xiàn) ),(0 Te ??實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn) T=1646k 有所謂的“紫外災(zāi)難”之說(shuō)。 ??? )0 0 Te ，（時(shí) ?? 德國(guó)物理學(xué)家普朗克為了解決上述問(wèn)題，通過(guò)分析和深入研究發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，經(jīng)典理論不適用于原子性的微觀振動(dòng)。普朗克用內(nèi)插法，得到一個(gè)公式 這 “幸運(yùn)地猜出來(lái)的內(nèi)插公式” 與實(shí)驗(yàn)符合 得非常好。 普朗克 在給 伍德 的信中寫(xiě)到： ―這屬于物理方面的基本問(wèn)題” ―一定要不惜任何代價(jià)，找到一個(gè)理論根據(jù)”。 112),(520???
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