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1、2022/11/15,1,（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,2022/11/15,2,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，mT黑体
2、热力学温度，K e自然对数的底c1 第一辐射常量, 3.74210-16 W m2c2 第二辐射常量, 1.438 10-2m K,2022/11/15,3,2022/11/15,4,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,2022/11/15,5,C0=2.997925108m/s为真空中电磁波的传播速度,能量子概念成为近代
3、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,2022/11/15,6,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,2022/11/15,7,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/m2K4,2
4、022/11/15,8,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,2022/11/15,9,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】,
