量子(quantum):
现代物理的重要概念。
最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。
他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍,从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。
后来的研究表明,不但能量表现出这种不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。
这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。
量子化现象主要表现在微观物理世界。
描写微观物理世界的物理理论是量子力学。
量子一词来自拉丁语Quantus,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。
自从普朗克提出量子这一概念以来,经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善,在20世纪的前半期,初步建立了完整的量子力学理论。
绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。
任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的本领。
辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布。
这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称之为热辐射。
为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律,物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body),以此作为热辐射研究的标准物体。
黑体:
在任何条件下,对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射的物体,即吸收比为1的物体。
在黑体辐射中,随着温度不同,光的颜色各不相同,黑体呈现由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。
某个光源所发射的光的颜色,看起来与黑体在某一个温度下所发射的光颜色相同时,黑体的这个温度称为该光源的色温。
“黑体”的温度越高,光谱中蓝色的成份则越多,而红色的成份则越少。
例如,白炽灯的光色是暖白色,其色温表示为4700K,而日光色荧光灯的色温表示则是6000K。
黑体辐射:
指由理想放射物放射出来的辐射,在特定温度及特定波长放射最大量之辐射。
同时,黑体是可以吸收所有入射辐射的物体,不会反射任何辐射,但黑体未必是黑色的,例如太阳为气体星球,可以认为射向太阳的电磁辐射很难被反射回来,所以认为太阳是一个黑体(绝对黑体是不存在的)。
理论上黑体会放射频谱上所有波长之电磁波。
维恩位移定律是描述黑体电磁辐射能流密度的峰值波长与自身温度关系的定律。