一、黑体和黑体辐射

1、热辐射

定义：物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同，物理学中把这种现象叫做热辐射（thermal radiation）.

2、黑体

（1）定义：如果某种物体在任何温度下能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

实际上黑体只有一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔表面就可以模拟黑体表面，如图1（a），这是因为从外面射来的辐射，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，才可能有机会射出小孔，因此在多次反射过程中，外面射来的辐射几乎全部被腔壁吸收，在实验中，可在绕有电热丝的空腔上开一个小孔来实现，如图图1（b）所示。

图1

（2）黑体辐射的特性：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

3、黑体辐射的实验规律

19世纪末，物理学家从实验和理论两方面都研究了各种温度下的黑体辐射，测量了它们的黑体辐射强度按波长分布的情况，得出图2所示的实验曲线。

图2 黑体辐射的实验规律

（2）黑体辐射实验规律的理论解释

①维恩公式解释：1898年，德国物理家维恩（W.Wien）从热力学理论出发，得到了一个公式，但它只是在短波部分与实验相符，而在长波部分与实验存在明显的差异（如图3所示）。

图3 辐射强度与波长的关系

②瑞利公式解释：1900年，英国物理学家瑞利（L.Rayleigh）从经典电磁理论出发推导出一个公式，其预测结果如图17－1－3所示，在长波部分与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于0时，辐射本领将趋于无穷大，这种情况被人们称为“紫外灾难”。

二、能量量子化

1、普朗克的量子化假设

（1）能量子

振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的整数倍。例如，可能是或2、3……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子。

（2）能量子公式：

 是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量（Planck constant），其值为h=6.626×10^－34 J·s.

（3）能量的量子化。

3、普朗克的量子化假设的意义

普朗克的量子化假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本牲征。

例1、对应于3.4×10^－19J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色的？

解析：根据公式 得

5.13×10¹⁴Hz频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×10^－7m。

例2、某红光的波长为6.35×10^－7m，求其能量子的值。

分析：根据公式 可求得能量子的值。

解析：