12.1黑体辐射的实验定律是什么? M, 在一定温度下,通过实验测得绝对黑体的 单色辐射本领是一条关于波长的凸形曲线 黑体单色辐射强度 (1)每一条曲线的M(都有一个极 大值(峰值,也就是最大的单位色辐射 本领最大值的波长m,称为峰值波长 T=2000K 实验测得:随着温度升高峰值波长向短 波方向移动,关系为Tm=b,(172) 其中,b=2897×10-3mK称为维恩常数. 公式称为维恩位移定律 (2)每一条曲线下的面积就是辐 射本领实验测得M)=r,(173) 其中a=567×108W(m2K4 称为斯忒藩常数 T=1290K 公式称为斯忒藩玻尔兹曼定律 5波长入(做米
1.2.1 黑体辐射的实验定律是什么? Mλ(T) 在一定温度下,通过实验测得绝对黑体的 单色辐射本领是一条关于波长的凸形曲线. (1)每一条曲线的Mλ(T)都有一个极 大值(峰值),也就是最大的单位色辐射 也就是最大的单位色辐射 本领,最大值的波长λm,称为峰值波长. 实验测得:随着温度升高,峰值波长向短 波方向移动,关系为Tλm=b, (17.2) 其中 b=2 897×10 其中,b 2.897×10-3m·K,称为维恩常数. 公式称为维恩位移定律. (2)每 条曲线下的面积就是辐 一条曲线下的面积就是辐 射本领,实验测得M(T)=σT4, (17.3) 其中σ=5 67×10-8W/(m2·K4 其中σ 5.67×10 W/(m K ), 称为斯忒藩常数. 公式称为斯忒藩-玻尔兹曼定律
122黑体辐射的规律是什么? 为了找出与实验曲线对应的理论解释,物理学家们作出了不 懈的努力,其中,所有在经典物理学范围内进行的种种尝试都失 败了,其理论预言和实验结果相去甚远唯有普朗克的工作突出 1900年,德国物理学家普朗克在对实验曲线作了详细分 析的基础上,用内插法找到与实验曲线对应的数学公式: M,(T)=2 hc-n (17.1) exp(hc/kTn)-1 其中c是真空中的光速,k是玻尔兹曼常 数,h=663×1034Js称为普朗克常数. 公式与黑体辐射实验吻合得很这促使普朗克对该式背 好,根据公式还可推出维恩位移后蕴含的物理本质进行 定律和斯忒藩-玻尔兹曼定律.更深入的分析和思考
1.2.2 黑体辐射的规律是什么? 为了找出与实验曲线对应的理论解释,物理学家们作出了不 懈的努力,其中,所有在经典物理学范围内进行的种种尝试都失 败了,其理论预言和实验结果相去甚远,唯有普朗克的工作突出. 1900年,德国物理学家普朗克在对实验曲线作了详细分 析的基础上,用内插法找到与实验曲线对应的数学公式: 2 5 1 () 2π exp( / ) 1 M T hc hc kT λ λ λ − = − (17.1) exp( / ) 1 hc kTλ 其中,c是真空中的光速,k是玻尔兹曼常 数,h=6 63×10-34 数,h 6.63×10 J·s,称为普朗克常数 称为普朗克常数. 公式与黑体辐射实验吻合得很 好 根据公式还可推出维恩位移 这促使普朗克对该式背 , 后蕴含的物理本质进行 定律和斯忒藩-玻尔兹曼定律. 后蕴含的物理本质进行 更深入的分析和思考
123普朗克能量子假设是什么? 普朗克发现:为了从理论上推导出黑体辐射必须做两条假设 (1)黑体辐射由一系列带电诸振子组成每个谐振子的能量只 能是某最小能量a的整数倍:E=m(n=-12,3,)(175) 对于频率为的谐振子其最小能量为8=h(173) ε称为能量子,称为普朗克常数. (2)谐振子在一定状态下既不辐射能量,也不吸收能量,只有当 其状态发生变化时才伴随有能量的辐射和吸收并且向外辐射 或从外界吸收的能量也只能是最小能量单元ε=hv的整数倍. 注意:能量子假设和经典物理学是不相容的 在经典物理学中谐振子的能量是连续变化的,在新的观点面 前许多熟悉和精通经典物理学的物理学家保持着旧观点,他们 认为,能量子假设仅仅是处理黑体辐射问题的一个有用的技巧, 在理论上没有什么意义连普朗克本人也一度发生了动摇 这时以爱因斯坦为代表的新一代物理学家打破旧的观念在 解释光电效应等问题中将普朗克的假设向前推进了一大步
1.2.3 普朗克能量子假设是什么? 普朗克发现:为了从理论上推导出黑体辐射,必须做两条假设. (1)黑体辐射由一系列带电谐振子组成,每个谐振子的能量只 能是某最小能量ε的整数倍: E=nε, (n=1,2,3,…) (17.5) 普朗克发现:为了从理论上推导出黑体辐射,必须做两条假设. 能是某最小能量ε的整数倍: E nε, (n 1,2,3,…) (17.5) 对于频率为ν的谐振子,其最小能量为 ε=hν (17.3) ε称为能量子,h称为普朗克常数. (2)谐振子在一定状态下既不辐射能量,也不吸收能量,只有当 其状态发生变化时才伴随有能量的辐射和吸收,并且向外辐射 或从外界吸收的能量也只能是最小能量单元ε=hν的整数倍. 注意:能量子假设和经典物理学是不相容的. 在经典物理学中,谐振子的能量是连续变化的,在新的观点面 前,许多熟悉和精通经典物理学的物理学家保持着旧观点,他们 认为,能量子假设仅仅是处理黑体辐射问题的 能量子假设仅仅是处理黑体辐射问题的 个有用的技巧 一个有用的技巧, 在理论上没有什么意义,连普朗克本人也一度发生了动摇. 这时,以爱因斯坦为代表的新 以爱因斯坦为代表的新 代物理学家 一 ,打破旧的观念,在 解释光电效应等问题中,将普朗克的假设向前推进了一大步
17.2光的粒子性 211什么是光电效应? 金属中的自由电子在光的照射下光电效应的研究对光的本 逸出金属表面的现象称为光电效应,性的认识和量子论的发展 逸出金属表面的电子称为光电子.起着非常重要的作用 212光电效应的实验原理是什么 石英对紫外线的吸收很小光通过 石英窗口后照射到真空管内的金属 K 阴极K上,阴极K就释放出光电子 逸出的光电子在加速电压U=UrUK 的作用下飞向阳极A从而在电路中形 成电流这种电流称为光电流电流计G 测量光电流的强度 可变电阻用于改变电压的大 小开关用于改变电压的方向
17.2 光的粒子性 211 . . 什么是光电效应 什么是光电效应? 金属中的自由电子在光的照射下 逸出金属表面的现象称为光电效应, 光电效应的研究对光的本 性的认识和量子论的发展 逸出金属表面的电子称为光电子. 212 光电效应的实验原理是什么? 性的认识和量子论的发展 起着非常重要的作用. 2.1.2 光电效应的实验原理是什么? 石英对紫外线的吸收很小,光通过 石英窗口后照射到真空管内的金属 A K 阴极K上,阴极K就释放出光电子. A K 逸出的光电子在加速电压U=UA-UK G 逸出的光电子在加速电压U UA UK 的作用下飞向阳极A,从而在电路中形 成电流,这种电流称为光电流,电流计G 测量光电流的强度. V 可变电阻用于改变电压的大 小,开关用于改变电压的方向
213光电效应的实验规律是什么? (1)单位时间内从表面逸出的光电子数和入射光强成正比 当入射光的强度和频率y定时在实验中测得光电流和电 压的数据作出元关系曲线不同的光强就有不同的曲线 取一定的光强,光电流随加速电 压的增加而增加,当加速电压增加 到一定值时光电流就达到一定的 饱和值元,此时,从阴极表面逸出 的光电子全部被阳极捕获 实验表明饱和光电流值i和入射光强成正比 这说明单位时间内从表面逸出的光电子数和入射光强成正比
2.1.3 光电效应的实验规律是什么? ( ) 1 单位时间内从表面逸出的光电子数和入射光强成正比. 当入射光的强度I和频率ν一定时,在实验中测得光电流i和电 压U的数据,作出i-U关系曲线.不同的光强,就有不同的曲线. 取一定的光强,光电流随加速电 压的增加而增加 当加速电压增加 i I' i'm 压的增加而增加,当加速电压增加 到一定值时,光电流就达到一定的 饱和值i ,此时,从阴极表面逸出 U I<I' im 饱和值im,此时,从阴极表面逸出 的光电子全部被阳极捕获. U -U o s 实验表明:饱和光电流值im和入射光强成正比. 这说明单位时间内从表面逸出的光电子数和入射光强成正比