什么是普朗克定律-普朗克假设-定义

普朗克定律是现代物理学和量子理论的开创性成果。普朗克假说指出,能量在离散的“量子”中辐射和吸收。

普朗克定律-普朗克假说

斯蒂芬玻尔兹曼定律决定了黑体的总发射功率Eb,它是所有波长辐射的总和。普朗克定律描述了光谱黑体辐射,它只取决于物体的温度,并与光谱黑体发射功率E。这个定律是以德国理论物理学家马克斯·普朗克的名字命名的,他在1900年提出了这个定律。普朗克定律是现代物理学和量子理论的开创性成果。普朗克假设这种能量被辐射和吸收离散的“量子”(或能量包)与观测到的黑体辐射模式精确匹配,并解决了紫外线灾难。

利用这个假设,普朗克证明了一个物体在绝对温度T下频率ν的光谱辐射为:

普朗克定律方程在哪里

  • Bν(v, T)光谱光谱是频谱辐射(每单位的功率固体角度和每单位面积正常到传播)频率密度ν在温度T的热平衡下单位频率的辐射
  • h普朗克常数是多少
  • c光速在真空中吗
  • kB玻尔兹曼是常数吗
  • ν是电磁辐射的频率吗
  • T身体的绝对温度是多少

普朗克定律具有以下重要特征:

  • 发射的辐射随波长不断变化。
  • 在任何波长,发出的辐射的大小随温度的增加而增加。
  • 辐射集中的光谱区域与温度有关,随着温度的升高,较短的波长出现较多的辐射(维恩位移定律)。
紫外灾难
之前普朗克假设,物理学家试图用经典物理学。基于经典物理学的近似被称为Rayleigh-Jeans法律

类似地,对于普朗克定律,Rayleigh-Jeans法律给出物体在绝对温度T下的光谱辐射度与频率(ν)的函数:

瑞利-牛仔裤定律方程在哪里

  • Bν(v, T)光谱光谱是频谱辐射(每单位的功率固体角度和每单位面积正常到传播)频率密度ν在温度T的热平衡下单位频率的辐射
  • c光速在真空中吗
  • kB玻尔兹曼是常数吗
  • ν是电磁辐射的频率吗
  • T身体的绝对温度是多少

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紫外灾难
紫外线突变是瑞利-牛仔裤定律(在图中被描述为“经典理论”)对理想黑体发射的能量在短波长的误差。对于短波长的误差更明显,是黑色曲线(瑞利-牛仔裤定律的经典预测)和蓝色曲线(普朗克定律预测的测量曲线)之间的差异。
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在低频(大波长)下,用该公式预测的电磁谱与实验结果吻合较好,但较强不同意高频率(短波长)。这种观测结果和经典物理学预测之间的不一致通常被称为紫外灾难Rayleigh-Jeans灾难。通过计算辐射能的总量(即所有频率范围的辐射总和),可以得出黑体在这种情况下会释放出无限的能量,这与能量守恒定律

对黑体定律的研究和经典物理学对黑体定律的描述的失败帮助建立了量子力学的基础。这个问题的解决方案是由德国理论物理学家马克斯·普朗克提出的,他引入了一个非常奇怪的假设(当时),即能量是在离散的“量子”(或能量包)中辐射和吸收的。

黑体辐射

众所周知,一个给定波长的表面所发出的辐射能的多少取决于材料身体和身体的状况表面以及表面温度。因此,各种材料即使在相同的温度下,也会发出不同数量的辐射能。一个身体发出的最大数量它的绝对温度被称为a黑体

黑体辐射一个黑体是一种理想化的物质,具有特定的性质。根据定义,处于热平衡中的黑体具有发射率ε= 1.0。真实的物体不会像一个完美的黑体那样辐射那么多的热量。它们辐射的热量比黑体少,因此被称为灰体。

在室温下(25°C, 298.15 K),黑体表面发出约448瓦每平方米的热辐射。发射率小于1.0的真实物体(例如铜线)发出的辐射相应地更低(例如448 x 0.03 = 13.4 W/m2)。发射率在传热问题中起着重要作用。w88优德备用网址 微博例如,太阳能集热器的选择性表面辐射率很低。这些收集器通过释放热辐射而浪费的太阳能非常少。

吸收率发射率是由基尔霍夫热辐射定律,一个黑体也是电磁辐射的完美吸收器。

基尔霍夫热辐射定律:

对于在热力学平衡状态下发射和吸收热辐射的任意物体,发射率等于吸收率。

发射率ε =吸收率α

一个黑体无论发生频率还是入射角,都吸收所有入射电磁辐射。它的吸收率因此等于统一,这也是最高可能的价值。也就是说,一个黑体是一个完美的吸收器(和A.完美的发射器)。

可见辐射只占0.4至0.76纳米的窄带,我们不能根据肉眼观察来判断表面的黑度。例如,考虑白纸反射可见光,因此呈现白色。另一方面,红外线辐射基本上是黑色的(吸收率α = 0.94),因为它们强烈地吸收长波长辐射。

引用:
w88优德备用网址 微博热传递:
  1. 传热传质基础,第七版。Theodore L. Bergman, Adrienne S. Lavine, Frank P. Incropera。John Wiley & Sons, Incorporated, 2011。ISBN: 9781118137253。
  2. 传热和传质。尤努斯Cengel。麦格劳-希尔教育,2011年。ISBN: 9780071077866。
  3. 美国能源、热力学、传热和流体流动部。w88优德appw88优德备用网址 微博美国能源部基础手册,第2卷3。2016年5月。

核与反应堆物理学:

  1. J. R. Lamarsh,核反应堆理论导论,第二版,Addison-Wesley,雷丁,MA(1983)。
  2. J. R. Lamarsh, A. J. Baratta,核工程导论,3d版,prentices - hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1。
  3. 《核反应堆物理》,北京:清华大学出版社,2001年。
  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第4版,1994,ISBN: 978-0412985317
  5. W.S.C.威廉姆斯。核子与粒子物理。克拉伦登出版社;1版,1991,ISBN: 978-0198520467
  6. G.R.Keepin。核子动力学物理。addison - wesley酒吧。有限公司;第1版,1965年
  7. 罗伯特·里德·伯恩,《核反应堆运行导论》,1988年。
  8. 美国能源、核物理和反应堆理论部。美国能源部基础手册,卷1和2。1993年1月。
  9. 保罗·罗伊斯,中子物理学。电子数据处理科学,2008。ISBN: 978 - 2759800414。

先进反应堆物理:

  1. K. O. Ott, W. A. Bezella,核反应堆静力学导论,美国核学会,修订版(1989),1989,ISBN: 0-894-48033-2。
  2. 《核反应堆动力学概论》,美国核学会,1985,ISBN: 0-894-48029-4。
  3. 李国强,核反应堆动力学,中国核科学研究院,1993,ISBN: 0-894-48453-2。
  4. 刘文杰,刘文杰,刘文杰。中子输运计算方法[j] .物理学报,1993,59(4):449 - 452。

参见:

辐射

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