第四章从经典物理学到量子力学 §4-1从经典物理学到前期量子论 到19世纪末，经典物理学已经建立了比 较完整的理论体系。 力学 分析力学，存在海王星的 预言及其被证实 电磁学 麦克氢原子光谱斯韦方程 组，预言了电磁波的存在 热力学+统计物理学 量子力学的研究对象：微观粒子
第四章 从经典物理学到量子力学 §4 - 1 从经典物理学到前期量子论 到 19 世纪末，经典物理学已经建立了比 较完整的理论体系。 力学 分析力学，存在海王星的 预言及其被证实 电磁学 麦克氢原子光谱斯韦方程 组，预言了电磁波的存在 热力学+统计物理学 量子力学的研究对象：微观粒子
量子理论的发展轨迹： 能量子：黑体辐射 光量子：光电效应 固体比热 氢原子光谱 黑体辐射普朗克的能量子假说 (1)热辐射的基本概念 热辐射：一切物体的分子热运动将导致物 体向外不断地发射电磁波。这种辐射与温度 有关。温度越高，发射的能量越大，发射的 电磁波的波长越短。 614
614 量子理论的发展轨迹： 能量子：黑体辐射 光量子：光电效应 固体比热 氢原子光谱 一 黑体辐射 普朗克的能量子假说 ( 1 ) 热辐射的基本概念 热辐射：一切物体的分子热运动将导致物 体向外不断地发射电磁波。这种辐射与温度 有关。温度越高，发射的能量越大，发射的 电磁波的波长越短
平衡热辐射或平衡辐射：如果物体辐射出 去的能量恰好等于在同一时间内所吸收的 能量，则辐射过程达到了平衡。 单色辐射出射度（简称单色辐出度，用 M2(T表示)：在单位时间内从物体表面单位 面积上所辐射出来的，单位波长范围内的电 磁波能量，即 Mi(T)=dM(T) (4. d 1) where dM(T):在单位时间内从物体表 面单位面积上所辐射出来的，波长在入到 615
615 平衡热辐射或平衡辐射:如果物体辐射出 去的能量恰好等于在同一时间内所吸收的 能量，则辐射过程达到了平衡。 单色辐射出射度(简称单色辐出度，用 M (T) 表示)：在单位时间内从物体表面单位 面积上所辐射出来的，单位波长范围内的电 磁波能量，即 d d ( ) ( ) M T M T = ， (4. 1) where dM ( T ):在单位时间内从物体表 面单位面积上所辐射出来的，波长在 到
λ+d入范围内的电磁波能量。 辐射出射度（简称辐出度，在单位时间内 从物体表面单位面积上辐射出来的各种波 长电磁波能量的总和) M(T)=∫dMT)=0M(T)dn. (4. 2) 单色吸收比a(2,T)和单色反射比p元，T):在 温度为T时，物体吸收和反射波长在1到2 +d九范围内的电磁波能量，与相应波长的 入射电磁波能量之比，分别称为该物体的单 616
616 +d 范围内的电磁波能量。 辐射出射度(简称辐出度，在单位时间内 从物体表面单位面积上辐射出来的各种波 长电磁波能量的总和) = = 0 M (T) dM(T) M (T)d . (4. 2) 单色吸收比 (,T) 和单色反射比 (,T) ：在 温度为 T 时，物体吸收和反射波长在 到 + d 范围内的电磁波能量，与相应波长的 入射电磁波能量之比，分别称为该物体的单
色吸收比(2，T和单色反射比p2,T。对于不 透明的物体，有 a(2,T)+p(2,T)=1. (4.3) (2)基尔霍夫定律和黑体 基尔霍夫辐射定律：对每一个物体来说， 单色辐出度与单色吸收比的比值 M2(I1a(,),是一个与物体性质无关（而只与 温度和辐射波长有关)的普适函数。即 M1(-M22(O=.=1元，T), (4.4) a1(2,T)a2(2,T) 1(,T)=？引出黑体的概念
617 色吸收比 (,T) 和单色反射比 (,T) 。对于不 透明的物体，有 (,T) + (,T) = 1. (4. 3) ( 2 ) 基尔霍夫定律和黑体 基尔霍夫辐射定律: 对每一个物体来说， 单色辐出度与单色吸收比的比值 M (T)/(,T) ，是一个与物体性质无关(而只与 温度和辐射波长有关)的普适函数。即 ( , ) ( , ) ( ) ( , ) ( ) 2 2 1 1 I T T M T T M T = == , (4. 4) I T ( , ) ? = 引出黑体的概念