与此相对应的还有“灰体” ：能部分吸收外来辐射，“ 白体”：完全不吸收外来辐 射。
一般来说，入射到物体上的电磁辐射，只有一部分被 吸收，另一部分则被反射。黑体是一个理想化的模型，可 设想有一个物体，它能吸收一切外来的电磁辐射，这个物 体称为黑体。
人造黑体模型: 不透明材料制成
的带小孔空腔。
黑体
2、黑体的单色辐射强度(单色辐出度) e0 (,T )
理论来解释，因此19世纪末许多物理学家认为物理学的发
展已经是登峰造极，以后不会有多大发展了。
•
但是，就在19世纪末和20世纪初发现的许多新的实
验事实不能用这套所谓的经典物理学来解释。例如迈克尔
逊-莫雷实验的结果与伽利略变换相矛盾，黑体辐射能谱、
光电效应、康普顿效应和原子光谱等都不能用经典理论来
解释，这些问题使经典物理学遇到了极大困难，也使一些
量子力学
微观世界的理论
起源于对波粒二相性的认识
宏观领域 量子力学
经典力学
量子力学 相对论
现代物理的理论基础
§16-1 热辐射 绝对黑体的辐射 普朗克的量子假设
热辐射
任何固体或液体在任何温度下都不断辐射各 种波长的电磁波，这种与温度有关的辐射称为热 辐射。
太阳表面辐射
一、热辐射现象 1、热辐射：决定于物体温度的电磁辐射。 2、平衡热辐射：辐射与吸收平衡，温度恒定。 3、描述热辐射的物理量。 单色辐射强度：在单位时间内从物体表面单位面积 上、单位波长间隔内所辐射出的能量 。
3、了解波函数及其统计解释、不确定关系；了解一 维定态薛定谔方程及对一维无限深势井的应用。
•
19世纪末物理学已经发展成为一套相当完整的理论，
力学方面有牛顿力学，电磁学方面有麦克斯韦电磁理论，
光学方面有光的波动理论，最后亦归结为麦克斯韦电磁理
论，热现象方面有完整的热力学以及波耳兹曼、吉布斯等
人建立的统计物理学。日常所见的物理现象都可以用这套
总辐射能：在单位时间内从物体表面单位面积 上辐射的各种波长的总能量。
E0 (T ) 0 e0 ( ,T )d
实验表明 辐射能力越强的物体，其吸收能力也越强.
黑体 能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁 辐射的物体称为黑体 .（黑体是理想模型）
▪ 二、绝对黑体 ▪ 在任何温度下对任何入射 辐射能都全部吸收而不反射 的物体。
教学要求：
1、了解经典理论遇到的困难和普朗克能量子假设。 2、理解光电效应、康普顿效应及其实验规律。 3、会用爱因斯坦光子理论解释光电效应和康普顿效
应。
教学要求：
1、理解氢原子光谱的实验规律及玻尔氢原子理论, 并了解此理论的意义及其局限性。
2、了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实验理解 实物粒子的波粒二象性； 理解描述物质波动性的物理量和粒子性的物理量 之间的关系(德布罗意关系式）。
E0 (T )
0 e0 ( ,T )d
曲线下面积
1879年,斯特藩从实验中发现此规律,五年后玻尔兹曼
从理论上得到：
E0 (T )
0 e0 ( ,T )d
T4
E0 (T ) T 4
5.670 108 (J / S m2 K4 )
e0
λm
2、维恩位移定律
曲线峰值对应的 m , T , m
物理学家感到困惑。20世纪初期爱因斯坦提出相对性理论，
普朗克提出量子假设，爱因斯坦提出光子假设，波尔等人
又把量子概念应用于原子结构，使上述问题得到解决或初
步得到解决，直到德布罗意提出实物粒子和光一样具有波
粒二象性假设后，一个体系较完整的理论------量子力学才
建立起来。
量子概念是 1900 年普朗克首先提出的，距今已 有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德 布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理 大师的创新努力，到 20 世纪 30 年代，就建立了一 套完整的量子力学理论.
1) 在低频(长波)部分符合很好；
2) 在高频(紫外)部分出现巨大分歧。
实验指出：
e0
, e0 ( ) 0
理论得到：
, e0( )
——“紫外灾难”
普朗克线 实验结果 维恩线 瑞利－金斯线
普朗克量子假设：黑体是由许许多多的谐振子组成，
谐振子的能量只能取分离的不连续值，它们是最小能量
的整数倍。
在黑体中有各种频率的谐振子，对频率为的谐振子 来说， = h ，h 为普朗克常数，所以黑体能吸收或发 出的能量只能是 h 的整数倍：
En nh n 1,2,3, h 6.62 1034 J s. 根据以上假设，普朗克推出了黑体辐射公式：
e0 ,T
2hc 2 5
1 e hc kT
1
——普朗克公式
普朗克公 式曲线
普朗克量 子假设给出了 与实验符合很 好的结果
经典理 论曲线
实验结果
普朗克量子假设与经典理论不相容，是一个革 命性的概念，打破几百年来人们奉行的自然界连续 变化的看法，圆满地解释了热辐射现象，并成为现 代量子理论的开端，带来物理学的一次巨大变革。
普朗克公式与实验曲线吻合得很好。 普朗克假设与经典物理有根本性的矛盾： （1）经典物理认为：谐振子的能量不受限制，能 量的吸收或发射是连续的。 （2）普朗克假设认为：谐振子的能量是量子化的，
§16-1 绝对黑体的辐射 普朗克的量子假设 §16-2 光电效应 爱因斯坦的光子假设 §16-3 原子模型 原子光谱 §16-4 玻尔的氢原子理论 §16-5 实物粒子的波动性 §16-6 不确定关系
§16-7 粒子的波函数 薛定谔方程 §16-8 一维定态问题 §16-9 氢原子 电子自旋 §16-10 多电子原子 原子的电子壳层结构 *§16-11 激光 *§16-12 晶体的能带 半导体的导电机制
1)意义:温度为பைடு நூலகம் 的黑体,在单位时间,单位面积上,单位波 长间隔所辐射出的能量.定量说明了辐射强度的大小。
2)测定黑体 e0 (,T ) 的实验原理
三、黑体辐射定律
由黑体实验曲线可以看出：
1、斯特藩—玻尔兹曼定律：
1)黑体的 e0 (,T ) 分布规律是温度T 的函数,与材
料无关。
2)温度T 时,在单位时间、单位面积上的总辐射能：
1893年,维恩得到他们之间关系(维恩位移定律）：
mT b
b 2.898 103 (m K)
表明: T ,e0(,T ) — 曲线 m 向短波方向移动；
e0
T1
T1 > T2
T2
λm1 λm2
四、瑞利—金斯公式 经典物理的困难
瑞利—金斯从经典理论得到：
e0 ( ,T )d
2c 4
kTd
理论曲线与实验曲线比较：