1、第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 量子力學(xué)是研究原子、分子和凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)量子力學(xué)是研究原子、分子和凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的理論基礎(chǔ)，在化學(xué)、生物、信息、激光、能源和新材料等的理論基礎(chǔ)，在化學(xué)、生物、信息、激光、能源和新材料等方面的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)中，發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。方面的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)中，發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 1900年，年，普朗克（普朗克（M.Pulanck）提出能量子，即能量量提出能量子，即能量量子化的概

2、念，這對(duì)經(jīng)典物理理論是一個(gè)極大的沖擊，因?yàn)樽踊母拍睿@對(duì)經(jīng)典物理理論是一個(gè)極大的沖擊，因?yàn)槟芰康倪B續(xù)性在經(jīng)典物理中是能量的連續(xù)性在經(jīng)典物理中是“天經(jīng)地義天經(jīng)地義”的事情。在物的事情。在物理學(xué)上，理學(xué)上，能量子概念的提出具有劃時(shí)代的意義，它標(biāo)志了能量子概念的提出具有劃時(shí)代的意義，它標(biāo)志了量子力學(xué)的誕生。量子力學(xué)的誕生。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 1905年，為解釋光電效應(yīng)，年，為解釋光電效應(yīng)，愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦提出光量子（光子）提出光量子（光子）的概念，指出光具有波粒二象性。的概念，指出光具有波粒二象性。 1923年，年，德

3、布羅意（德布羅意（P.L.de Broglie）提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性的假設(shè)。波粒二象性的假提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性的假設(shè)。波粒二象性的假設(shè)，為物質(zhì)世界建立了一個(gè)統(tǒng)一的模型。物質(zhì)具有波粒二象性設(shè)，為物質(zhì)世界建立了一個(gè)統(tǒng)一的模型。物質(zhì)具有波粒二象性是建立量子力學(xué)的一個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)。是建立量子力學(xué)的一個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)。 1927年，年，戴維孫（戴維孫（C.J.Davisson）和革末（）和革末（L.H.Germer）通過(guò)鎳單晶體表面對(duì)電子束的散射，觀測(cè)到和通過(guò)鎳單晶體表面對(duì)電子束的散射，觀測(cè)到和X光衍射類似的光衍射類似的電子衍射現(xiàn)象；同年，電子衍射現(xiàn)象；同年，G.P.湯姆孫（湯姆孫（G.P.Thoms

4、on）用電子束用電子束通過(guò)多晶薄膜，證實(shí)了電子的波動(dòng)性。通過(guò)多晶薄膜，證實(shí)了電子的波動(dòng)性。 第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 1925年，年，海森伯海森伯(W.Heisenberg)放棄電子軌道等經(jīng)典概念，用實(shí)驗(yàn)上放棄電子軌道等經(jīng)典概念，用實(shí)驗(yàn)上可觀測(cè)到的光譜線的頻率和強(qiáng)度描述可觀測(cè)到的光譜線的頻率和強(qiáng)度描述原子過(guò)程，奠定了量子力學(xué)的一種形原子過(guò)程，奠定了量子力學(xué)的一種形式式矩陣力學(xué)的基礎(chǔ)。矩陣力學(xué)的基礎(chǔ)。 1926年，年，薛定諤薛定諤(E.Schrodinger)提提出了非相對(duì)論粒子（能量遠(yuǎn)小于靜能）出了非相對(duì)論粒子（能量遠(yuǎn)小

5、于靜能）的運(yùn)動(dòng)方程的運(yùn)動(dòng)方程薛定諤方程，由此方程出薛定諤方程，由此方程出發(fā)的量子力學(xué)稱為波動(dòng)力學(xué)。發(fā)的量子力學(xué)稱為波動(dòng)力學(xué)。 第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 矩陣力學(xué)矩陣力學(xué)和和波動(dòng)力學(xué)波動(dòng)力學(xué)是等價(jià)的，前者偏重于物質(zhì)的是等價(jià)的，前者偏重于物質(zhì)的粒子性，后者偏重于物質(zhì)的波動(dòng)性，它們是量子力學(xué)的粒子性，后者偏重于物質(zhì)的波動(dòng)性，它們是量子力學(xué)的兩種不同描述方式。薛定諤方程是微分方程，數(shù)學(xué)工具兩種不同描述方式。薛定諤方程是微分方程，數(shù)學(xué)工具人們比較熟悉，我們只簡(jiǎn)要介紹波動(dòng)力學(xué)。人們比較熟悉，我們只簡(jiǎn)要介紹波動(dòng)力學(xué)。 同年，同年，狄拉

6、克（狄拉克（P.A.M. Dirac）提出提出了電子的相對(duì)論性運(yùn)動(dòng)方程了電子的相對(duì)論性運(yùn)動(dòng)方程狄拉克方程狄拉克方程，把狹義相對(duì)論引入薛定諤方程，統(tǒng)一了，把狹義相對(duì)論引入薛定諤方程，統(tǒng)一了量子論和相對(duì)論，為研究粒子物理的量子量子論和相對(duì)論，為研究粒子物理的量子場(chǎng)論奠定了基礎(chǔ)。場(chǎng)論奠定了基礎(chǔ)。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 量子物理的理論基礎(chǔ)量子物理的理論基礎(chǔ)獨(dú)立于獨(dú)立于經(jīng)典力學(xué)，同我們的日常感經(jīng)典力學(xué)，同我們的日常感受格格不入。對(duì)于生活在宏觀世界又比較熟悉經(jīng)典力學(xué)的人受格格不入。對(duì)于生活在宏觀世界又比較熟悉經(jīng)典力學(xué)的人們來(lái)說(shuō)，學(xué)

7、習(xí)量子物理確有一定難度。初學(xué)者往往試圖用經(jīng)們來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)量子物理確有一定難度。初學(xué)者往往試圖用經(jīng)典的概念去理解量子物理，這將使學(xué)習(xí)陷入困境。典的概念去理解量子物理，這將使學(xué)習(xí)陷入困境。 物理學(xué)是基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)的信仰，對(duì)于量子物理來(lái)說(shuō)尤其是物理學(xué)是基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)的信仰，對(duì)于量子物理來(lái)說(shuō)尤其是這樣。合理的假定總是有些道理可講的，但它不能由更基本的這樣。合理的假定總是有些道理可講的，但它不能由更基本的假定或理論推導(dǎo)出來(lái)，其正確性只能用實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。假定或理論推導(dǎo)出來(lái)，其正確性只能用實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。相信這些相信這些基本假定，并自覺(jué)應(yīng)用它們?nèi)シ治龊徒鉀Q問(wèn)題，是學(xué)習(xí)和理解基本假定，并自覺(jué)應(yīng)用它們?nèi)シ治龊徒鉀Q問(wèn)題，是學(xué)

8、習(xí)和理解量子物理的第一步。量子物理的第一步。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)19. 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)19. 2 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 愛(ài)因斯坦光子理論愛(ài)因斯坦光子理論19. 3 康普頓效應(yīng)及光子理論的解釋康普頓效應(yīng)及光子理論的解釋19. 4 氫原子光譜氫原子光譜 玻爾的氫原子理論玻爾的氫原子理論19. 6 波函數(shù)波函數(shù) 一維定態(tài)薛定諤方程一維定態(tài)薛定諤方程 本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：19. 5 微觀粒子的波粒二象性微觀粒子的波粒二象性 不確定關(guān)系不確定關(guān)系19. 7 電子自旋電子自旋 四個(gè)量子數(shù)四個(gè)量子數(shù)

9、19. 8 原子的電子殼層結(jié)構(gòu)原子的電子殼層結(jié)構(gòu) 第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)一一 熱輻射熱輻射入射入射反射反射透射透射吸收吸收輻射輻射 熱輻射：在任何溫度下任何熱輻射：在任何溫度下任何物體都以電磁波的形式向外輻射物體都以電磁波的形式向外輻射能量。對(duì)于給定的物體，其輻射能量。對(duì)于給定的物體，其輻射能量的多少，輻射能量如何按波能量的多少，輻射能量如何按波長(zhǎng)分布等都決定于物體的溫度。長(zhǎng)分布等都決定于物體的溫度。固體在溫度升高時(shí)顏色的變化固體在溫度升高時(shí)顏色的變化1400 K800 K1000 K1200 K 輻射和吸收達(dá)到平衡時(shí)

10、，物體的輻射和吸收達(dá)到平衡時(shí)，物體的溫度不再變化溫度不再變化，此時(shí)，此時(shí)物體的熱輻射稱為物體的熱輻射稱為平衡熱輻射。平衡熱輻射。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) （1 1）單色輻射出射度）單色輻射出射度 單位時(shí)間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出單位時(shí)間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出的頻率在的頻率在 附近單位頻率區(qū)間（或波長(zhǎng)在附近單位頻率區(qū)間（或波長(zhǎng)在 附近單位波長(zhǎng)區(qū)附近單位波長(zhǎng)區(qū)間）的電磁波的能量間）的電磁波的能量 . .單位：?jiǎn)挝唬?W/md)(d)(TMTM)(TM 單位：?jiǎn)挝唬篐zW/m2d)(d)(TMTMM 取決于取決于T、 、材料種類

11、材料種類和表面情況。和表面情況。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)（2 2）輻射出射度）輻射出射度 （輻出度）（輻出度） 單位時(shí)間，單位面積單位時(shí)間，單位面積上所輻射出的各種頻率上所輻射出的各種頻率（或各種波長(zhǎng)）的電磁波（或各種波長(zhǎng)）的電磁波的能量總和的能量總和. .0d)()(TMTM0 2 4 6 8 10 12Hz10/14鎢絲和太陽(yáng)的單色輻出度曲線鎢絲和太陽(yáng)的單色輻出度曲線21210468)HzW/(m10)(28TM太陽(yáng)太陽(yáng)可見(jiàn)光可見(jiàn)光區(qū)區(qū) 鎢絲鎢絲（2750K2750K） 太陽(yáng)太陽(yáng)（58005800K K）)HzW/(

12、m10)(29TM鎢絲鎢絲0d)()(TMTM 輻輻出度出度只是物體只是物體溫度的函數(shù)。溫度的函數(shù)。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明 輻射能力越強(qiáng)的物體，其吸收能力也越強(qiáng)輻射能力越強(qiáng)的物體，其吸收能力也越強(qiáng). .對(duì)于黑體，在相同溫度下的輻射規(guī)律是相同的。對(duì)于黑體，在相同溫度下的輻射規(guī)律是相同的。 不透明的材料制成帶小孔的的空腔不透明的材料制成帶小孔的的空腔, ,可近似看作可近似看作黑體。黑體。黑體與材料無(wú)關(guān)，普遍地研究熱輻射本身的規(guī)律。黑體與材料無(wú)關(guān)，普遍地研究熱輻射本身的規(guī)律。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子

13、物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)T1Ls 會(huì)聚透鏡會(huì)聚透鏡2Lc空腔空腔小孔小孔平行光管平行光管棱鏡棱鏡熱電偶熱電偶測(cè)量黑體輻射出射度實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量黑體輻射出射度實(shí)驗(yàn)裝置黑體黑體分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)對(duì)黑體加熱，放出熱輻射。對(duì)黑體加熱，放出熱輻射。用分光系統(tǒng)把輻射按頻段分開(kāi)。用分光系統(tǒng)把輻射按頻段分開(kāi)。用熱電偶測(cè)各頻段輻射強(qiáng)度，得用熱電偶測(cè)各頻段輻射強(qiáng)度，得 。)(TM 第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)絕對(duì)黑體的單色輻出度按波長(zhǎng)分布曲線絕對(duì)黑體的單色輻出度按波長(zhǎng)分布曲線實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線0 1 2 3 4

14、5 )/()(120mcmWTMm/1700K1500K1300K1100K 根據(jù)實(shí)驗(yàn)歸納出黑體輻射的兩條定律：根據(jù)實(shí)驗(yàn)歸納出黑體輻射的兩條定律：第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)0 1000 20001.00.5 )mW10/()(314TMnm/二二 斯特藩斯特藩 玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律 維恩位移定律維恩位移定律可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)30003000K K60006000K K（1 1）斯特藩斯特藩玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律40d)()(TTMTM428KmW10670. 5斯特藩斯特藩玻爾茲曼常量玻爾茲曼常量m 熱輻射的功率隨著溫

15、度熱輻射的功率隨著溫度的升高而迅速增加。的升高而迅速增加。曲線下面積為曲線下面積為M(T)1879年斯特藩從實(shí)驗(yàn)上總結(jié)而得年斯特藩從實(shí)驗(yàn)上總結(jié)而得1884年玻耳茲曼從理論上證明年玻耳茲曼從理論上證明第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)（2）維恩位移定律維恩位移定律bT mKm10898. 23b常量常量峰值波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng)0 1000 20001.00.5 )mW10/()(314TMnm/可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)30003000K K60006000K Km 對(duì)于給定溫度對(duì)于給定溫度 T ，黑體的單黑體的單色輻出度色輻出度 有一最大值有一最大

16、值,其對(duì)其對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為應(yīng)波長(zhǎng)為 。Mm 熱輻射的峰值波長(zhǎng)隨著溫度熱輻射的峰值波長(zhǎng)隨著溫度的增加而向著短波方向移動(dòng)。的增加而向著短波方向移動(dòng)。曲線下面積為曲線下面積為M(T)第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)40d)()(TTMTMbT m重要應(yīng)用：重要應(yīng)用：遙感和紅外追蹤遙感和紅外追蹤高溫比色測(cè)溫儀高溫比色測(cè)溫儀估算表面溫度估算表面溫度測(cè)溫儀測(cè)溫儀第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)K6000K1048310898.293mbT 例例1 1 太陽(yáng)的單色輻出度的峰值波長(zhǎng)太陽(yáng)

17、的單色輻出度的峰值波長(zhǎng) ，試由此估算太陽(yáng)表面的溫度試由此估算太陽(yáng)表面的溫度. .nm483m解解由維恩位移定律由維恩位移定律 對(duì)宇宙中其他發(fā)光星體的表面溫度也可用對(duì)宇宙中其他發(fā)光星體的表面溫度也可用這種方法進(jìn)行推測(cè)。這種方法進(jìn)行推測(cè)。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)nm9890nm29310898.23mTbK1046.4K105 .610898.2373mbT441037.5)()() (TTTMTM 例例2 2 （1 1）溫度為室溫溫度為室溫 的黑體，其單色輻出度的峰的黑體，其單色輻出度的峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是多少？值所對(duì)應(yīng)的波

18、長(zhǎng)是多少？（2 2）若使一黑體單色輻出度的峰值若使一黑體單色輻出度的峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在紅色譜線范圍內(nèi)，其溫度應(yīng)為多少？所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在紅色譜線范圍內(nèi)，其溫度應(yīng)為多少？（3 3）以以上兩輻出度之比為多少？上兩輻出度之比為多少？)C20(解解nm650m（2 2）取取（1 1）由維恩位移定律由維恩位移定律（3 3）由由斯特藩斯特藩玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 這個(gè)公式與實(shí)驗(yàn)曲線波長(zhǎng)短處符合得很好，但在波長(zhǎng)很這個(gè)公式與實(shí)驗(yàn)曲線波長(zhǎng)短處符合得很好，但在波長(zhǎng)很長(zhǎng)處與實(shí)驗(yàn)曲線相差較大。長(zhǎng)處與實(shí)驗(yàn)曲線相差較大。三三

19、黑體輻射的經(jīng)典物理解釋黑體輻射的經(jīng)典物理解釋維恩經(jīng)驗(yàn)公式維恩經(jīng)驗(yàn)公式 問(wèn)題：如何從理論上找到問(wèn)題：如何從理論上找到符合實(shí)驗(yàn)曲線的函數(shù)式符合實(shí)驗(yàn)曲線的函數(shù)式),()(TfTMTCeCTM251)(/mo實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值)(TM12345678維恩線維恩線第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)瑞利瑞利-金斯公式金斯公式TCTM43)( 這個(gè)公式在波長(zhǎng)很長(zhǎng)處與實(shí)驗(yàn)曲線比較相近，但在短波這個(gè)公式在波長(zhǎng)很長(zhǎng)處與實(shí)驗(yàn)曲線比較相近，但在短波區(qū)，按此公式，區(qū)，按此公式， 將隨波長(zhǎng)趨向于零而趨向無(wú)窮大。將隨波長(zhǎng)趨向于零而趨向無(wú)窮大。M/mo實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值)(

20、TM12345678瑞利瑞利-金斯線金斯線紫外災(zāi)難紫外災(zāi)難M,第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)1911年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者獲得者 維恩維恩 德國(guó)人德國(guó)人 Wilhelm Wien 1864-1928 熱輻射定律的發(fā)現(xiàn)熱輻射定律的發(fā)現(xiàn) 維恩公式在高頻段與實(shí)驗(yàn)曲線符合得很好，維恩公式在高頻段與實(shí)驗(yàn)曲線符合得很好，但在但在低頻段明顯偏離實(shí)驗(yàn)曲線。低頻段明顯偏離實(shí)驗(yàn)曲線。瑞利瑞利-金斯公式金斯公式 低頻段與實(shí)驗(yàn)符合很好，低頻段與實(shí)驗(yàn)符合很好，高頻段明顯偏離實(shí)驗(yàn)曲線。高頻段明顯偏離實(shí)驗(yàn)曲線。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)

21、量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 英國(guó)人英國(guó)人 Lord Rayleigh 1842-1919 氬的發(fā)現(xiàn)氬的發(fā)現(xiàn)1904年諾貝爾物理學(xué)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者獎(jiǎng)獲得者 瑞利瑞利第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 維恩公式和瑞利維恩公式和瑞利- -金斯公式都是用經(jīng)典物理學(xué)的方法來(lái)金斯公式都是用經(jīng)典物理學(xué)的方法來(lái)研究熱輻射所得的結(jié)果，都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符，明顯地暴露研究熱輻射所得的結(jié)果，都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符，明顯地暴露了經(jīng)典物理學(xué)的缺陷。黑體輻射實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)晴朗天空中了經(jīng)典物理學(xué)的缺陷。黑體輻射實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)晴

22、朗天空中一朵令人不安的烏云。一朵令人不安的烏云。四四 普朗克假設(shè)普朗克假設(shè) 普朗克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式（1900 1900 年）年） 為了解決上述困難，普朗克利用內(nèi)插法將適用于短波為了解決上述困難，普朗克利用內(nèi)插法將適用于短波的維恩公式和適用于長(zhǎng)波的瑞利的維恩公式和適用于長(zhǎng)波的瑞利-金斯公式銜接金斯公式銜接 起來(lái)，提起來(lái)，提出了一個(gè)新的公式：出了一個(gè)新的公式：11252kThcehcMsJh34106260755. 6普朗克常數(shù)普朗克常數(shù) 這一公式稱為這一公式稱為普朗克公式。普朗克公式。它與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。它與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1

23、 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)M 瑞利瑞利 金斯公式金斯公式(1900年年)維恩公式維恩公式 (1896年年)121)(25kThcehcTM 普朗克公式普朗克公式 (1900年年)實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線在全波段與實(shí)驗(yàn)曲線驚人地符合！在全波段與實(shí)驗(yàn)曲線驚人地符合！第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)112)(33kThechTM將維恩公式和瑞利公式綜合在一起，理論值與實(shí)驗(yàn)將維恩公式和瑞利公式綜合在一起，理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得較好。結(jié)果符合得較好。當(dāng)當(dāng) 0，即在長(zhǎng)波范圍，普朗克定律變?yōu)榧丛陂L(zhǎng)波范圍，普朗克定律變?yōu)槿鹄鹄?/p>

24、斯公式金斯公式。當(dāng)當(dāng) ，即在短波范圍，又與即在短波范圍，又與維恩公式維恩公式一致。一致。普朗克公式還可以用頻率表示為：普朗克公式還可以用頻率表示為： 普朗克得到上述公式后意識(shí)到，如果僅僅是一個(gè)僥幸揣普朗克得到上述公式后意識(shí)到，如果僅僅是一個(gè)僥幸揣測(cè)出來(lái)的內(nèi)插公式，其價(jià)值只能是有限的。必須尋找這個(gè)公測(cè)出來(lái)的內(nèi)插公式，其價(jià)值只能是有限的。必須尋找這個(gè)公式的理論根據(jù)。他經(jīng)過(guò)深入研究后發(fā)現(xiàn)：必須使諧振子的能式的理論根據(jù)。他經(jīng)過(guò)深入研究后發(fā)現(xiàn)：必須使諧振子的能量取分立值，才能得到上述普朗克公式量取分立值，才能得到上述普朗克公式，普朗克提出了能量普朗克提出了能量量子化假設(shè)。量子化假設(shè)。第十九章第十九章 量

25、子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)h電電磁磁波波 若諧振子頻率為若諧振子頻率為 v ，則其能量是，則其能量是 hv , 2hv, 3hv , , nhv , 腔壁上的原子腔壁上的原子(諧振子諧振子)能能量量 能量子假說(shuō)：能量子假說(shuō)：輻射黑體中分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子。輻射黑體中分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子。但是這些諧振子的能量只能是某一最小能量但是這些諧振子的能量只能是某一最小能量 （稱為能量子）的（稱為能量子）的整數(shù)倍，即：整數(shù)倍，即： , , , . 。n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。123n量子量子經(jīng)典經(jīng)典能量子能量子h1h2h3h4 與腔內(nèi)電磁場(chǎng)交換與腔內(nèi)電磁場(chǎng)交換能量時(shí)，諧振子能量的能量時(shí)，諧振子能量的變化是變化是 hv (能量子能量子) 的的整數(shù)倍整數(shù)倍.第十九章第十九章 量子物理基礎(chǔ)量子物理基礎(chǔ)19 1 黑體輻射黑體輻射 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè) 式中的式中的k為玻爾茲曼常數(shù)，為玻爾茲曼常數(shù)，c為光速，為光速，h為普朗