什么是黑体辐射?普朗克量子论?普朗克常数单位的物理意义

2020-11-22 13:25:05 字数 5047 阅读 6368

1楼:匿名用户

黑体辐射是一种理想的物理模型,它指物体只接受电磁波而不发射电磁波,所以该物体是黑的.黑体辐射只与温度有关,与其他无关.

普朗克量子论指物体接受与发射能量是一份一份的,总是一个数的倍数,即普朗克常量.

什么是普朗克黑体辐射实验?

2楼:

普朗克对黑体辐射问题的研究,可以追溯的1985年的时候..当时他的动机是想证明辐射过程是严格不可逆的,而不是在统计意义上不可逆的.因为他当时不相信玻尔兹曼统计理论,而只相信热力学.

他最后导出与实验符合的黑体辐射公式,这项工作经历了3个阶段.其中第一个阶段就是普朗克黑体辐射实验:1899年5月18日,普朗克在普鲁士科学院的一次会议上,报告了他云哟内经典电磁理论,研究封闭在一个具有理想反射壁的空腔内的电磁辐射采用赫兹振子模型,导出了黑体辐射能量分布的一个理论.

在这个实验的基础上,他又在他的好友鲁本斯的帮助下,最终导出了普朗克黑体辐射公式.

3楼:诸葛易绿倪奥

普朗克之所以要提出量子化理论是为了对于当时经典物理无法解释的“紫外灾难”进行解释。

所谓紫外灾难,就是1900年瑞利根据经典统计力学推出的瑞利辐射公式,在紫外区呈现出的发散,就是辐射的能量密度和电磁波频率的平方成正比,结果计算的结果与实验的图像在低频区吻合的很好,但是在高频区出现了灾难性的分别。但是不管用什么经典物理的手段去处理这个问题。于是普朗克才提出了量子化的假设。

采用了量子化的假设后,经过计算所得的黑体辐射公式中辐射密度与电磁波频率的关系与实验能够很好地吻合,并且之后也解释了例如光电效应之类的经典物理无法解释的问题。关于具体的黑体辐射公式如下:

黑体能量密度公式:(普朗克)

e*dν=c1*v^3*dv/[exp(c2*v/t)-1)]e*dv表示在频率范围(v,v+dv)中的黑体辐射能量密度。

(经典瑞利公式):

普朗克常量是什么,它的单位如何理解?

4楼:匿名用户

普朗克演讲的内容是关于物体热辐射的规律,即关于一定温度的物体发出的热辐射在不同频率上的能量分布规律。普朗克对于这一问题的研究已有 6 个年头了,今天他将公布自己关于热辐射规律的最新研究结果。普朗克首先报告了他在两个月前发现的辐射定律,这一定律与最新的实验结果精确符合(后来人们称此定律为普朗克定律)。

然后,普朗克指出,为了推导出这一定律,必须假设在光波的发射和吸收过程中,物体的能量变化是不连续的,或者说,物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量,能量值只能取某个最小能量元的整数倍。为此,普朗克还引入了一个新的自然常数 h = 6.626196×10^-34 j·s(即6.

626196×10^-27erg·s,因为1erg=10^-7j)。这一假设后来被称为能量量子化假设,其中最小能量元被称为能量量子,而常数 h 被称为普朗克常数②。

于是,在一次普通的物理学会议上,在与会者们的不经意间,普朗克首次指出了热辐射过程中能量变化的非连续性。今天我们知道,普朗克所提出的能量量子化假设是一个划时代的发现,能量子的存在打破了一切自然过程都是连续的经典定论,第一次向人们揭示了自然的非连续本性。普朗克的发现使神秘的量子从此出现在人们的面前,它让物理学家们即兴奋,又烦恼,直到今天。

物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量呢,但是,怎么会这样呢?物体能量的变化怎么会是非连续的呢?根据我们熟悉的经典理论,任何过程的能量变化都是连续的,而且光从光源中也是连续地、不间断地发射出来的。

没有人愿意接受一个解释不通的假设③,尤其是严肃的科学家。因此,即使普朗克为了说明物体热辐射的规律被迫假设能量量子的存在,但他内心却无法容忍这样一个近乎荒谬的假设。他需要理解它!

就象人们理解牛顿力学那样。于是,在能量量子化假设提出之后的十余年里,普朗克本人一直试图利用经典的连续概念来解释辐射能量的不连续性,但最终归于失败。1931 年,普朗克在给好友伍德(willias wood)的信中真实地回顾了他发现量子的不情愿历程,他写道,“简单地说,我可以把这整个的步骤描述成一种孤注一掷的行动,因为我在天性上是平和的、反对可疑的冒险的,然而我已经和辐射与物质之间的平衡问题斗争了六年(从 1894 年开始)而没有得到任何成功的结果。

我明白,这个问题在物理学中是有根本重要性的,而且我也知道了描述正常谱(即黑体辐射谱)中的能量分布的公式,因此就必须不惜任何代价来找出它的一种理论诠释,不管那代价有多高。”④

1919 年,索末菲在他的《原子构造和光谱线》一书中最早将 1900 年 12 月 14 日称为“量子理论的诞辰”,后来的科学史家们将这一天定为了量子的诞生日⑤。

[普朗克科学定律]

普朗克曾经说过一句关于科学真理的真理,它可以叙述为“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并看到真理的光明,而是通过这些反对者们最终死去,熟悉它的新一代成长起来。”这一断言被称为普朗克科学定律,并广为流传。

5楼:匿名用户

普朗克常数记为 h ,是一个物理常数,用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hv,v为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数。

普朗克常数的值约为:

. 其中电子伏特(ev)·秒(s)为能量单位:

普朗克常数的物理单位为能量乘上时间,也可视为动量乘上位移量:

(牛顿(n)·米(m)·秒(s))为角动量单位

另一个常用的量为约化普朗克常数(reduced planck constant),有时称为狄拉克常数(dirac constant),纪念保罗·狄拉克:

其中 π 为圆周率常数 pi。 念为 "h-bar" 。

普朗克常数用以描述量子化,微观下的粒子,例如电子及光子,在一确定的物理性质下具有一连续范围内的可能数值。例如,一束具有固定频率 ν 的光,其能量 e 可为:

有时使用角频率 ω=2πν :

许多物理量可以量子化。譬如角动量量子化。 j 为一个具有旋转不变量的系统全部的角动量, jz 为沿某特定方向上所测得的角动量。其值:

因此, 可称为 "角动量量子"。

普朗克常数也使用于海森堡不确定原理。在位移测量上的不确定量(标准差) δx ,和同方向在动量测量上的不确定量 δp,有如下关系:

还有其他组物理测量量依循这样的关系,例如能量和时间。

6楼:匿名用户

普朗克常量h=6.63*10^-34j/s,是描述物质微观世界的基本常量。至于它的单位,因为e=h*v,v为频率,单位是s^-1,e单位为j,所以h单位是j/s

普朗克的量子理论和波尔的量子化理论有什么区别?

7楼:红不过秋水

普朗克的量子理论主要内容是能量量子化,和玻尔的量子化理论内容主要是角动量量子化。两个理论都属于量子理论的基础,但是讨论的对象不一样。

普朗克最大贡献是在1900年提出了能量量子化,其主要内容:黑体是由以不同频率作简谐振动的振子组成的,其中电磁波的吸收和发射不是连续的,而是以一种最小的能量单位ε=hν,为最基本单位而变化着的,理论计算结果才能跟实验事实相符,这样的一份能量ε,叫作能量子。其中v是辐射电磁波的频率,h=6.

62559*10^-34js,即普朗克常数。也就是说,振子的每一个可能的状态以及各个可能状态之间的能量差必定是hv的整数倍。

玻尔理论的基础是普朗克(m. planck) 的量子论和爱因斯坦的光子学说。1900年 ,普 朗克在研究黑体辐射问题时,提出了著名的量子化理论。

该理论指出,物质吸收和发射能量是不连续的。也就是说,物质吸收和发射能量,就像物质微粒一样,只能以单个的、一定 分量的能量,一份一份地或按照这一基本分量的倍数吸收或发射能量 , 即能量是量子化 的。这种能晕的最小单位叫能量子,简称量子。

1905年,爱因斯坦(a. einstein)引用普朗克的 量子论并加以推广,用于解释光电效应,提出了光子学说。当能量以光的形式传播时,其最小 单位是光量子(简称光子),实验证明,光子的能量与光的频率成正比。

能量 及其他物理量的不连续性是微观世界的重要特征。 [1]

8楼:有本事打钱

波尔说电子运动有几层轨道,电子释放或吸收光子后能量变化时,只能一下子跳越到另一个轨道上去,因为本来人们都觉得就像人造卫星一样,变轨时是慢慢加速,然后慢慢移动到其他轨道上去的。我记得当时我们老师说的,波尔这种说法就像是耍无赖,反正它就是一下子跳过去的,没有原因。虽然无赖但是解决了当时氢原子光谱的不连续的问题。

普朗克说根本没有什么电子轨道,电子根本不是卫星绕地球那样,电子以电子云的形式随机出现,按概率分布在各处,只有人们观察的一瞬间是在一个确定的位置。

什么是黑体?什么是黑体辐射?经典理论在解释黑体辐射现象的实验结果时遇到了哪些困难? 5

9楼:匿名用户

困难:普朗克之前,很多人企图用经典物理学知识说明当黑体辐射与吸收能量相平衡时辐射能量密度与波长间的函数公式,wien从热力学出发得到的维恩公式只在短波范围与实验数据符合,长波不符,rayleigh和jeans由经典电动力学和统计物理出发得到的瑞利-金斯公式在长波范围符合,短波不符。

普朗克引入能量量子论,认为黑体以能量子hv为单位不连续发射和吸收辐射能量,对能量密度ρ在全频范围积分得到总能量密度,与实验结果符合。

10楼:

黑体就是理论上不反射任何电磁波的物体.

黑体辐射是指这类物体的电磁波辐射.

由于这类物体不反射,所以由它释放出来的电磁波都来自辐射.

实验中在不同的能量区间对黑体辐射规律给出了不同的函数.

然而这两个函数无法兼容,是完全不同的.

而事实上黑体辐射本该遵循某个唯一的规律.

况且经典理论还无法说明这两个函数中的任意一个.

什么是能量子?

11楼:大林跃时代

能量子就是量子。是基于普朗克恒量进行的一种假设。这种假设把能量分成一个一个不可再分的小段。每一段都是一个能量子。

h=⒍63×10-34j·s 是普朗克恒量。也就是能量子的能量大小。

12楼:匿名用户

ε=hv

式中的h即为普朗克常数.当谐振子与腔壁内的辐射场交换(吸收或辐射)能量时,也只改变ε的整数倍,ε是谐振子能量的最小单位,即“能量子”.