,黑体辐射场能量密度取极大值(对应辐射曲线最高峰)时的波长λm与热力学温度T的乘积是常量,即Р λmT=bР 此称维恩位移定律,常量b=2.8978×10-3米·开称为维恩位移常数。由维恩位移定律可知,黑体温度增加时,其辐射曲线的最高峰向短波方向移动。只要测出λ,就可求得黑体的温度,这为光测高温提供了另一种手段。为从理论上解释图中所示的实验曲线,19世纪的许多物理学家企图从已有的经典理论出发导出与整个辐射曲线吻合的理论公式,但都只获得有限的成功,具有代表性的工作是由维恩以及J.W.S.瑞利和J.H.金斯所完成。1893年维恩运用热力学理论导得了如下辐射公式Р 式中c为真空中的光速;f为待定函数。为确定函数f的具体形式,单凭热力学方法是不够的,因为热辐射涉及物质与电磁辐射相互作用的问题,必须对物质辐射和吸收电磁波的机制提出某种合理的模型。在热辐射理论的最初发展阶段,大都沿用经典的电磁理论,即把黑体辐射归结为组成黑体的带电谐振子的电磁辐射。1896年维恩假定辐射能量按频率的分布类似于麦克斯韦速度分布律,导得了现称之为维恩公式的辐射公式Р 式中C和C为常数,分别称为第一和第二辐射常数。维恩公式只在短波段与实验结果相符,在长波段则出现明显偏差。瑞利于1900 年,金斯于 1905年在作出振子能量按自由度均分的假定后导出的辐射公式(用波长表示)为Р 为玻耳兹曼常数。此式称为瑞利-金斯公式,它在长波段与实验结果相符,但在短波段则完全不符合实验结果,特别当波长很短时,r0将趋于无穷。经典理论与实验结果在短波段的这一严重分歧,物理学史上称为紫外灾难。经典理论在解释黑体辐射时所遇到的困难意味着物理Р 学发展史上一个重大转折点的来临,而该问题的解决标志着量子论时代的开始。黑体辐射的实验规律在M.普朗克提出能量子假设后才得到圆满解释。Р 参考文献:《现代科学技术概论》1999年7月高等教育出版社
全文预览
