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类型黑体辐射的基本定律.ppt

  • 上传人:精品资料
  • 文档编号:10499856
  • 上传时间:2019-11-23
  • 格式:PPT
  • 页数:9
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    1、2019/11/23,1,(Basic Law for Black Body Radiation),黑体辐射的理论建立在如下几个基本定律基础上,普朗克(Plank)定律(1900)维恩位移(Wiens displacement)定律(1893热力学理论)斯忒藩波尔兹曼(Stefan-Boltzman)定律(1879实验,1884热力学理论)兰贝特(Lambert)定律,二、黑体辐射的基本定律,最大挑战在于确定黑体辐射的光谱能量分布,2019/11/23,2,Planks Law(1900),黑体的辐射实验 前人的工作 紫外灾难Planks Law,Eb光谱辐射力,W/m3 波长,m T黑体热力

    2、学温度,K e自然对数的底 c1 第一辐射常量, 3.74210-16 W m2 c2 第二辐射常量, 1.438 10-2m K,2019/11/23,3,2019/11/23,4,瑞利金斯定律 黑体单色辐射密度(辐射场内单位体积包含的能量),K为玻耳兹曼常数,kT为按能量均匀分布定律描述的一个处于平衡状态下、温度为T的振子所具有的平均能量,Planck认为黑体以=hv为基本能量单位,不断发射和吸收频率为v的辐射, hv称为能量子,h为普朗克常数,在此基础上,振子所具有的平均能量用E来说明,2019/11/23,5,C0=2.997925108m/s为真空中电磁波的传播速度,能量子概念成为近

    3、代物理学发展的基础。1905年爱因斯坦在一篇论文中据此解释光电效应,2019/11/23,6,由Planck定律知,E=f(,T) 如图,E有最大值;随着T 增大 max向左(短波)方向移动,Wiens displacement Law,1893根据热力学理论得出 由Planks Law对 求导,并令,2019/11/23,7,Stefan-Boltzman Law,1879年Stefan实验,1884年Boltzman热力学理论 将Planks Law积分即得,式中, 为黑体辐射常数,其值为5.6710-8W/m2K4 为计算高温辐射的方便,可改写为,式中,C0为黑体辐射系数,5.67W/m

    4、2K4,2019/11/23,8,设想有一个温度均匀的包壳,包壳由一个带有活塞的汽缸所构成,假设活塞表面为理想镜面,汽缸内空间完全真空,各表面保持温度为T,汽缸各表面将辐射出能量,缸内充满着辐射密度ub= f(T)的射线,对活塞壁面的压应力Pr=ub3 【设想利用汽缸完成下列可逆循环】 活塞缓慢向右移动,汽缸容积由V1改变为V2,期间系统温度、辐射密度、辐射压力均保持不变,容积增大,缸内所包含能量增加,所增加能量来源于外界向缸壁补充的热量Q,汽缸内所包含内能的增量,热力学第一定律,辐射压力对活塞所作的功,推导四次方定律的可逆热力循环,辐射压力可用爱因斯坦能质关系解释,2019/11/23,9,容积达到V2后活塞继续移动使汽缸容积有微小的变化dV,但不加入热量,汽缸内辐射密度减小,温度和辐射压力降低,当温度达到T-dT后,活塞作先等温后绝热的反向运动回到原始状态 【循环所作总功】,如果过程进行十分缓慢,使热量的加入和排出在没有温差的情况下进行,则过程可逆,根据热力学第二定律,在两个指定温度之间所完成的一切可逆循环都具有相同热效率,即卡诺循环效率,推导四次方定律的可逆热力循环,【证毕】,

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