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1、定性图述单色辐出度辐出度一般辐射的复杂性黑体黑体实验模型黑体辐射测量黑体（小孔表面）集光透镜平行光管分光元件会聚透镜及探头 分光元件（如棱镜或光栅等）将不同波长的辐射按一定的角度关系分开，转动探测系统测量不同波长辐射的强度分布。再推算出黑体单色辐出度按波长的分布。黑体辐射规律2 0 0 0 Ks s = 5.6710 Wm K - 2- 8- 4斯特藩斯特藩-玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律维恩位移定律维恩位移定律b = 2.898 10 m K - 3M ( T )BlBl黑黑体体的的单单色色辐辐出出度度1 7 5 0 K1 5 0 0 K1 0 0 0 K10 m- 61 2 3 4 5 6 波波
2、波波 长长长长 l l0紫外灾难 但沿用经典物理概念（如经典电磁辐射理论和能量均分定理）去推导一个符合实验规律的黑体单色辐出度函数 均遇到困难。其中一个著名的推导结果是（瑞利金斯公式）当时，即波长向短波（紫外）方向不断变短时，则 经典物理概念竟然得出如此荒唐的结论，物理学史上称之为 “ 紫外灾难 ” 。黑体辐射问题所处的困境成为十九世末“物理学天空中的一朵乌云”，但它却孕育着一个新物理概念的诞生。普朗克公式 1900年10月19日，德国物理学家普朗克提出了一个描述黑体单色辐出度分布规律的数学公式，光在真空中的速率玻耳兹曼常量普朗克常量数值为 6.62610 J s - 34并很快被检验与实验结
3、果相符。其波长表达式为理论曲线波波 长长 l10 m- 6002431M ( T )BlBl10 W m m11-1-21 2 3 4 5 2 0 0 0 K1 7 5 0 K1 5 0 0 K1 0 0 0 KM (T) = Bl l2phcl52ehckl lT11单色辐出度函数及曲线单色辐出度函数及曲线线线普朗克的黑体普朗克的黑体能量子假设 19001900年年1212月月2424日，普朗日，普朗克在克在关于正常光谱的能量分布定律的理论关于正常光谱的能量分布定律的理论一文中提出能量量子化假设，量子论诞生。一文中提出能量量子化假设，量子论诞生。这些谐振子和空腔中的辐射场相互作用过程中吸收和
4、发射的能量是量子化的，只能取一些分立值：e e , 2 2 e e , ，n e e ;可视为带电的线性谐振子；组成黑体腔壁的分子或原子频率为n n 的谐振子，吸收和发射能量的最小值 e = e = h n n 称为能量子（或量子）h = 6.62610 J s - 34称为普朗克常量称为普朗克常量第二节19 - 219 - 2光电效应实验 当当波波长长较较短短的的可可见见光光或或紫紫外外光光照照射射到到某某些些金金属属表表面面上上时时, ,金金属属中中的的电电子子就就会会从从光光中中吸吸取取能能量量而而从从金金属属表表面面逸逸出出, ,这这种种现现象象称称为为光电效应光电效应。 金金属属板板
5、释释放放的的电电子子称称为为光光电电子子, ,光光电电子子在在电电场场作作用用下下在在回回路路中中形成形成光电流。光电流。光电效应实验光强较强光强较强光强较弱光强较弱频频率率 相相同同饱和光电流饱和光电流饱和光电流饱和光电流即光电子恰被遏止，不能到达阳极。U = - U i = 0 a时时光强较强光强较强光强较弱光强较弱频频率率 相相同同饱和光电流饱和光电流饱和光电流饱和光电流光电效应实验饱和光电流与光强成正比。在饱和状态下，单位时间由阴极发出的光电子数与光强成正比。遏止电势差的大小与入射光的频率成线性关系，与光强无关。与材料与材料有关的常量有关的常量与材料与材料无关的普适常量无关的普适常量光
6、电子最大初动能随入射光频率增大而线性增大，与光强无关。 轴截距 称为截止频率或红限， ，入射光频率小于截止频率时,无论光强多大都不能产生光电效应。每种金属有自己的截止频率。 时无论光强多弱，光照与电子逸出几乎同时发生波动理论的困难光量子理论光电效应方程红限、逸出功数据表金 属 截止频率（10 Hz）14逸出功（eV)金 属 截止频率（10 Hz）14逸出功（eV)某些金属和半导体的截止频率（红限）及逸出功某些金属和半导体的截止频率（红限）及逸出功 钨 W 10.97 4.54 钙 Ca 6.55 2.71 钠 Na 5.53 2.29 钾 K 5.43 2.25 銣 Rb 5.15 2.13
7、銫 Cs 4.69 1.94 铀 U 8.76 3.63 铂 Pt 15.28 6.33 银 Ag 11.55 4.78 铜 Cu 10.80 4.47 锗 Ge 11.01 4.56 硅 Si 9.90 4.10 硒 Se 11.40 4.72 铝 Al 9.03 3.74 锑 Sb 5.68 2.35 锌 Zn 8.06 3.34光子论的成功解释频率 一定，光强 越大则单位时间打在金属表面的光子数就越多，产生光电效应时单位时间被激发而逸出的光电子数也就越多，故饱和电流 与光强 成正比。每一个电子所得到的能量只与单个光子的能量 有关，即只与光的频率 成正比，故光电子的初动能与入射光的频率 成线性关系，与光强 无关。一电子同时吸收两个或两个以上光子的概率几乎为零，因此，若金属中电子吸收光子的能量 即入射光频率 时，电子不能逸出，不产生光电效应。光子与电子发生作用时，光子一次性将能量 交给电子，不需要持续的时间积累，故光电效应瞬时即可产生。爱因斯坦因此而获得了1922年诺贝尔物理学奖 可对微弱光线进行放可对微弱光线进行放大，可使光电流放大大，可使光电流放大105108 倍，灵敏度高，用倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军在工程、天文、科研、军事等方面。事等方面。
