Physics 版 (精华区)

发信人: Rg (RedGardenia), 信区: Physics
标  题: 第二章  量子力学的初级阶段 §10热  和  光
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月18日08:41:17 星期天), 站内信件

                 §10热  和  光

    严冬的夜晚，坐在暖烘烘的火炉的近旁，闲听炉里劈劈拍
拍的响声，沐浴着炉火的温暖，该是多么美好啊!可是我们为
什么会感到温暖呢?为什么火炉近旁就温暖呢?离火炉一定
远的距离内，人们就会感到它的热，虽然炉里的火连看也看
不见。
    炉子发射着某种看不见的，给人以热的感觉的射线。这
种射线就叫热射线，或红外线。
    略微仔细的观察会向我们说明：热辐射在自然界中是一
件很平常的事。  一支蜡烛，一团烈火，以及我们的硕大的太
阳，都既发射着热，也发射着光。甚至那些远得出奇的星星，
也将热射线送到地球上来。
如果一个加热的物体在发光，它肯定也在发出热射线。
光和热的发射实际上是同一个过程。这就是为什么科学家把
看来是加热过程引起的物体的全部发射--光的发射和严格
意义上的热辐射--都叫作热辐射。
在上个世纪，物理学家发现了热辐射的基本定律。这些
定律现在已为我们大家所熟悉。让我们在这里回顾一下两个
定律。
    第一，物体越加热，它就越亮地发光。每秒的辐射量随温
度的改变而急剧地变化。如果温度增加到原来的三倍，则辐
射增加将近一百倍。
    第二，发射的颜色随着温度的增加而改变。  观察一下放
置在喷灯火焰里的一根铁管吧。开始的时候铁管可以说是黑
的，后来就带一点暗红色，然后变得鲜红，以后又变成橙色，黄
色。最后炽热的金属开始发射白光。
    一个有经验的炼钢工人能够根据发光颜色，十分准确地
估计炽热金属管的温度。他会说：暗红色意味着约500 0C的
温度，黄色约800 0C，明亮的白色则达到1,000 0C以上。
  可是物理学家是不会满足于这种粗略的定性分析的：他
们要求精确的数字。对物理学家来说，"天很冷"这句话并不
比"他有张大脸"更有意义。需要的是他的特征：鼻子、嘴唇、
前额长得怎样。
    物理学家碰到过形形色色的物体，以及各种各样的热辐
射条件。但热辐射的多样性使他们很不满意。他们需要拿某
种标准物体作衡量的尺度，以便在这个基础上建立起加热物
体的辐射定律。这样其他物体的光发射就可视为对此标准的
偏离。想像一下这样的描述：这人的鼻子比标准的鼻子长一
些，额头窄一些，下巴稍稍向前突出一些，眼睛比一般的略微
绿一些，小一些。说也奇怪，这幅图画倒使物理学家高兴了。
下面我们就谈谈为什么会是这样。

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