【正文】 M? / ?(10 8 W/(m2? Hz)? 太陽 M? / ?10 9 W/(m2? Hz) ? ?/1014Hz 23 M? (10 8 W/(m2? Hz)) ?/1014Hz bT m ?? 3 ??? ?b1）維恩位移定律 ?m = C? T C? = 1010 Hz/K 或 1893年由理論推導(dǎo)而得 ?m 3. 黑體輻射定律 （ Wien displacement law） 測 ?m=510nm， 得 T表面 = 5700K 設(shè)太陽為黑體， 24 2）斯特藩 — 玻耳茲曼定律 Stefan（德） Boltzman（奧） 4)( TTM ??—— 斯特藩 — 玻耳茲曼常量 428 Kw / ??? ?? 斯特藩 — 玻耳茲曼定律和維恩位移定律是 測量高溫 、 遙感和紅外追蹤等的物理基礎(chǔ) 。 通過光柵可得到黑體輻射的頻譜。 演示 黑體模型 （ KG041） 19 2. 基爾霍夫 （ Kirchhoff） 輻射定律： 1 2 3 黑 T 黑體 ????MMii ?這表明： 1）黑體 光譜輻出度 最大 2）好的輻射體也是好的吸收體 3）若 M? 黑體 已知，則 ?? ? ?M在平衡熱輻射時，有規(guī)律： 利用黑體可撇開材料的具體性質(zhì)，來普遍 與材料無關(guān) 地研究熱輻射 本身的規(guī)律。即 1???黑體是理想化模型， 能 完全 吸收 各種波長電磁波 而無反射 —— 小孔空腔 即使是煤黑、黑琺瑯對太陽光的 ? 也小于 99%。 加熱一物體， 若物體所吸收的能量等于在 同一時間內(nèi)輻射的能量， （ monochromatic energy density of radiation） M? — 單位時間內(nèi)，從物體單位表面發(fā)出的頻 率 在 ? 附近單位頻率間隔內(nèi) 的電磁波的能量。 熱輻射波譜是 連續(xù)譜， 各種波長 (頻率 )都有， 13 紅外照相機(jī)拍攝的人的頭部的 熱圖 熱的地方顯白色，冷的地方顯黑色 14 中國第一張紅外照片 （熊大縝于 1935年在清華大學(xué)氣象臺頂上拍攝的北京西山夜景） 15 鳥的羽毛的顏色是不是熱輻射？ 16 3. 光譜輻出度（單色輻出度） M? 這種 溫度不變 的熱輻射稱之為 平衡熱輻射。 熾熱物體發(fā)出的是 可見光， 低溫物體發(fā)出的是 紅外光， 溫度 ? ? 短波長的電磁波的比例 ? 。 并不是所有發(fā)光現(xiàn)象都是熱輻射， 例如： ? 藍(lán)白 色 不出發(fā)光 ? 暗紅 ? 橙色 ? 黃白色 12 但是強(qiáng)度不同 。 也就是輻射電磁波。 （ Blackbody radiation） “熱力學(xué) 和 光學(xué) 已發(fā)展到這樣的程度， 以至于它們倆 的結(jié)合 ，能夠產(chǎn)生一個嬰兒， 的最大革命。 概率波與概率幅 167。 康普頓效應(yīng) 167。 （自學(xué)） 167?！? 這 正如 楊振寧 在 《 愛因斯坦對理論物理學(xué)的 影響 》 一文（ 1979）所說： 7 ▲ 形象和抽象 在量子物理的學(xué)習(xí)中要處理好三個關(guān)系： 物理學(xué)是高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)： 信息技術(shù)的物理基礎(chǔ) ——量子力學(xué)、固體物理和近代光學(xué) —— 注意培養(yǎng)抽象思維能力 ▲ 演繹和歸納 —— 注意學(xué)習(xí)歸納法培養(yǎng)創(chuàng)造性思維 ▲ 物理和技術(shù) —— 學(xué)習(xí)應(yīng)用物理原理在技術(shù)上創(chuàng)新 8 第一章 波粒二象性 （ Waveparticle duality） 9 167。 M－ M實(shí)驗 ? 相對論 黑體輻射 ? 量子論 4 ▲ 相對論 1905 狹義相對論 1916 廣義相對論 —— 引力、天體 ▲ 量子力學(xué) ? 舊量子 論的形成： 1900 Planck 振子能量量子化 1905 Einstein 電磁輻射能量量子化 1913 原子能量量子化 近代物理（ 20世紀(jì)）包括： 新的紀(jì)元 人類跨入 20世紀(jì)的時候， 物理學(xué)也開始了 ——從經(jīng)典物理走向了近代物理。 1900年 ， Kelvin在新千年的祝詞中把此稱為是 去尋找新的解決途徑。 當(dāng)時，著名的英國物理學(xué)家 曾說道： “物理學(xué)的大廈已基本建成， 后輩物理學(xué)家只要 做些修補(bǔ)工作就行了。1 量 子 物 理 第一章 波粒二象性 第二章 薛定諤方程 第三章 原子中的電子 第四章 固體中的電子 *第五章 粒子物理簡介 （ Quantum Physics） 2 引 言 十九世紀(jì)末， 經(jīng)典物理 已發(fā)展得相當(dāng)成熟， 人們認(rèn)為，對物理現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識已經(jīng)完成。 海王星的發(fā)現(xiàn) （ 1846在 Leverrier“筆尖下 更使人感到經(jīng)典物理似乎可以解決所有問題。 ” 看到的” ） 和 電磁理論對波動光學(xué)的成功解釋， 3 然而在人類即將跨入 20世紀(jì)的時候， 了某些無法用經(jīng)典理論解釋的實(shí)驗現(xiàn)象 —— 卻發(fā)現(xiàn) M－ M實(shí)驗“零結(jié)果” 和熱輻射 “紫外災(zāi)難”。 這些矛盾迫使人們跳出傳統(tǒng)的物理學(xué)框架， 晴朗的物理學(xué)天空中出現(xiàn)的“兩朵烏云”。 5 1925 Heisenberg 矩陣力學(xué) ? 量子力學(xué)的建立： 量子力學(xué) ? 原子、分子、原子核、固體 量子電動力學(xué)（ QED） ? 電磁場 量子場論 ? 原子核和粒子 ? 量子力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展： 1924 de Broglie 電子具有波動性 1928 Dirac 相對論波動方程 1927 Davisson， 電子衍射實(shí)驗 1926 Schroedinger 波動方程 6 就是 狹義相對論 （ 1905）、 廣義相對論 （ 1916） “在本世紀(jì)初，發(fā)生了三次概念上的革命， 它們深刻地改變了人們對物理世界的了解 ， 和 量子力學(xué) （ 1925）。 △ 167。 、光的二象性 167。 實(shí)物粒子的波動性 167。 本章目錄 10 ① 提高照明效率 ②研究高溫測量 ③測星體表面溫度 ④電磁波譜的研究 167?！? 德國物理學(xué)家 勞厄 （ Laue） 當(dāng)時評論道： 它注定會引起物理學(xué) ▲ 理論上出現(xiàn)了矛盾： 一 . 熱輻射理論發(fā)展的背景 ▲ 科技發(fā)展的需要： “紫外災(zāi)難” 11 二 . 熱輻射的基本概念 溫度不同時 ,輻射的波長（或頻率）也不同， 例如：加熱鐵塊， 溫度 ?， 鐵塊顏色由看 這種 與溫度有關(guān) 的 電磁輻射， 稱為 熱輻射。 物體受熱就會發(fā)光， 1. 熱輻射 （ heat radiation） 激光 、 日光燈發(fā)光就不是熱輻射。 熱輻射強(qiáng)度按波長 (頻率 )的分布和溫度有關(guān) ， 極高溫物體發(fā)出的是 紫外光。 任何物體（氣、液、固）在任何溫度下， 都會有熱輻射。 （單位時間內(nèi)） T 單位面積 2. 平衡熱輻射 則物體的溫度恒定。 ??? d)(d TEM ??Ed )d( ??? ??M? 取決于 T， ?，物 質(zhì)種類和表面情況 17 4.（總）輻出度（總發(fā)射本領(lǐng)） M(T) （ radiant exitance） 單位： w/m2 （ monochromatic absorptance） )()(dd)(入射吸收???? EET ????0)()( ?? dTMTM5. 單色吸收比（率） ?? (T) 18 的物體， 維恩設(shè)計的黑體 三 .黑體 （ black body） 1. 黑體： 的物體。 電磁波射入小孔后， 很難再從小孔中射出。 20 一個黑白花盤子的兩張照片 室溫下，反射光 1100K，自身輻射光 思考 非洲沙漠人為何穿黑袍？ 黑色的 M? 和 ?? 均較白色的大 （ KG040） 演示 21 四 . 黑體輻射譜（即 M?～ ?