量子光学
量子光学
必须指出的是，光量子学说的提出，成功的解释了光电效应现象的实验结果，促进了光电检测理论、光电检 测技术和光电检测器件等学科领域的飞速发展；因此，从这个意义上讲，爱因斯坦是光电检测理论之父。不仅如 此，光量子学说的提出最终导致了量子光学的建立，所以说它是量子光学发展的源头和起点；因此，从这个意义 上讲，爱因斯坦是量子光学的先驱和创始人。尤为重要的是，爱因斯坦在其光量子学说中所提出的有关光量子这 一概念，几经发展形成了当今的光子这一概念，最终导致光子学理论的建立，并由此带动了光子技术、光子工程 和光子产业的迅猛发展；可见，光量子学说是光子学、光子技术、光子工程和光子产业的发端；因此，从这个意 义上讲，爱因斯坦是光子学、光子技术、光子工程和光子产业的先导。除此而外，爱因斯坦在研究二能级系统的 黑体辐射问题时曾提出了受激辐射、受激吸收和自发辐射这三个概念，并形式的引入了爱因斯坦受激辐射系数、 受激吸收系数和自发辐射系数这三个系数等等；特别是受激辐射这一概念的提出，最终导致了激光器的发明、激 光的出现和激光理论的诞生，直至形成了当今的激光技术、激光工程和激光产业；因此，从这个意义上讲，爱因 斯坦本人是当之无愧的激光之父和激光理论的先驱。
图5研究实验
图6量子光学除了单个原子的自发辐射外，还有多个原子在一起时产生的相干自发辐射，也称超辐射。
发展历程
01
光电效应
02
理论体系
03
推向深入
04
学科成就
06
理论规则
05
激光之父
图7 M·普朗克提出了能量子假设众所周知，光的量子学说最初由A．Einstein于1905年在研究光电效应现象 时提出来的[注：光电效应现象包括外光电效应、内光电效应和光电效应的逆效应等等，爱因斯坦本人则是因为研 究外光电效应现象并从理论上对其做出了正确的量子解释而获得诺贝尔物理学奖；这是量子光学发展史中的第一 个重大转折性历史事件，同时又是量子光学发展史上的第一个诺贝尔物理学奖。尽管爱因斯坦终生对科学的贡献 是多方面的（例如，他曾建立狭义相对论和广义相对论等等），但他本人却只获得这唯一的一次诺贝尔物理学奖]。
量子光学与量子光源
量子光学与量子光源在量子领域的研究中，量子光学是一门重要的学科，涉及到光的量子特性以及光与物质相互作用的过程。
量子光源则是能够产生特定量子态的光的装置或者系统。
本文将着重探讨量子光学的基本原理和应用，并介绍几种常见的量子光源。
一、量子光学的基本原理量子光学研究的对象是包含量子效应的光，即光的粒子性和波动性共存的情况。
根据量子力学的理论，光的能量存在离散的量子单位，被称为光子。
相对于传统光学，量子光学关注于单光子的特性和光与物质之间的相互作用。
在量子光学实验中，一种重要的方法是通过实现光的分离和单光子检测来研究光的量子特性。
例如，实验中可以使用具有波粒二象性的特殊材料，如波束分离器和探测器来实现单光子的分离和检测。
通过这样的实验手段，可以获得关于光子统计特性、干涉性质以及光子与物质的相互作用的重要信息。
二、量子光学的应用1. 量子通信光子作为信息的最小单位，被广泛应用于量子通信领域。
在量子通信中，光子可以用来传递量子比特（qubit），这是量子计算和量子保密通信的基本单位。
通过利用光子的量子特性，量子通信可以实现信息的高效传输和安全加密。
2. 量子计算量子计算是利用量子力学中的量子态叠加和纠缠来进行计算的一种全新的计算模式。
基于量子光学的实验平台，可以构建量子比特，将其用作计算单元。
光子具有较长的相干时间和较低的耗散，使其成为理想的量子计算载体。
利用量子光学的技术手段，可以实现量子比特之间的纠缠和操作，从而进行更加高效的量子计算。
3. 量子测量量子光学在量子测量领域具有重要作用。
通过测量光子在不同光学元件中的行为，科学家们可以获得关于光子自旋、相位和幅度的信息。
这些测量结果可以用来验证量子力学的基本原理，同时也为构建更为复杂的量子系统提供了基础。
三、常见的量子光源1. 激光器激光器是最常见的产生相干光的装置之一。
在量子光学中，激光器被用于产生光子的粒子性质强烈表现的光源。
激光器产生的光具有窄带宽和高度相干性，这些特性使得激光器成为许多量子光学实验的首选光源。
《量子光学》课件
压缩态：量子光 学中的特殊状态， 其量子态密度小 于真空态密度
特点：压缩态具 有较高的相干性 和较低的噪声， 可以提高量子通 信和量子计算的 效率
应用：压缩态在 量子通信、量子 计算、量子精密 测量等领域具有 广泛的应用前景
研究进展：近年 来，压缩态的研 究取得了重要进 展，如压缩态的 制备、测量和操 控等。
量子光学在量子通信、量子 计算等领域有广泛应用
量子光学的研究内容
量子光学的基本 原理
量子光学的实验 方法
量子光学的应用 领域
量子光学的发展 趋势
量子光学的发展历程
量子力学的诞生：1900年，普朗克提出量子概念，量子力学开始萌芽 量子光学的兴起：1927年，海森堡提出不确定性原理，量子光学开始发展 量子光学的成熟：1948年，玻尔提出量子光学理论，量子光学逐渐成熟 量子光学的应用：20世纪60年代，量子光学在通信、计算等领域得到广泛应用
量子光场的相干态描述
相干态：量子光场的一种特殊状态，具有确定的相位关系
相干态的性质：相干态具有确定的相位关系，可以描述为相干态的叠加
相干态的表示：相干态可以用相干态的叠加来表示，其中每个相干态的相位关系是确定的
相干态的应用：相干态在量子光学、量子信息等领域有广泛的应用，如量子通信、量子计算 等
单光子计数是一 种常用的量子光 场测量方法，可 以测量单个光子 的存在和数量。
光子关联测量是 一种测量量子光 场中光子之间的 关联性的方法， 可以测量光子之 间的纠缠、相干
等性质。
量子态层析是一 种测量量子光场 中光子状态的方 法，可以测量光 子的波长、偏振、
相位等信息。
量子光场的测量 实验
实验目的：测量量子光场的性质和 特性
量子光学和量子信息
量子光学和量子信息量子光学和量子信息是当代科学中两个重要的研究领域，它们在物理学和计算机科学等领域有着广泛的应用。
量子光学研究光与物质的相互作用，以及光的量子特性，而量子信息研究利用量子态来存储和传递信息。
本文将分别介绍量子光学和量子信息的基本概念和应用。
量子光学是研究光与物质相互作用的学科。
光是由许多量子粒子组成的，这些粒子称为光子。
量子光学研究光的发射、吸收、传输等过程，并研究光与物质之间的相互作用。
量子光学的研究对象包括光的干涉、衍射、激光等现象。
通过研究这些现象，科学家们可以更好地理解光的本质和行为。
量子光学在信息传输和通信中有着重要的应用。
量子光学的一个重要应用是量子密钥分发。
量子密钥分发是一种安全的通信方式，可以确保通信双方的信息不被窃听和篡改。
量子密钥分发利用了量子纠缠的特性，将密钥以量子态的形式传输给接收方，确保密钥的安全性。
另一个重要的应用是量子计算机。
量子计算机利用了量子叠加和量子纠缠的特性，可以在某些特定的计算问题上比传统计算机更快地进行计算。
量子光学在量子计算机中起到了至关重要的作用。
量子信息是研究利用量子态来存储和传递信息的学科。
量子信息研究的基本单位是量子比特，也称为量子位。
与经典计算机使用的比特不同，量子比特可以同时处于0和1两个状态，这种状态称为量子叠加。
另外，量子比特之间还可以存在量子纠缠的关系，这种关系使得它们之间的状态是相互关联的。
利用量子叠加和量子纠缠的特性，可以进行更加复杂的计算和通信。
量子信息在密码学和通信领域有着重要的应用。
量子密码学利用了量子态的特性来实现安全的通信。
量子密码学的一个重要应用是量子密钥分发，它可以确保通信双方的密钥安全，避免被窃听和篡改。
量子通信还可以用于量子远程传态，即利用量子纠缠的特性来传输量子态。
这种传输方式可以实现量子信息的远程传递，为量子通信和量子计算提供了重要的基础。
总结起来，量子光学和量子信息是两个重要的研究领域，它们在物理学和计算机科学等领域有着广泛的应用。
量子光学与量子通信
量子光学与量子通信在当今信息时代，光学与通信技术的迅猛发展极大地推动了信息传输的速度和效率。
而在光学与通信领域中，量子光学与量子通信技术的兴起，正逐渐改变着我们对信息处理和传输的认知。
本文将从量子光学和量子通信的基本概念、原理、应用以及未来趋势等方面进行探讨。
一、量子光学的基本概念和原理量子光学是研究光与物质的相互作用，并利用光子的量子特性进行信息处理和传输的学科。
量子光学认为光子既可以看作经典的电磁波，又可以看作量子的粒子。
量子光学的基本原理包括光量子化、叠加原理、干涉现象、相干性等。
1. 光量子化量子光学认为光是由离散的能量子，即光子组成。
光量子化的概念使得光的发射与吸收可以用量子态来描述，为光子的信息处理和通信提供了基础。
2. 叠加原理叠加原理是量子光学中的重要原理，它指出在量子态中，可以同时存在多个可能的状态。
这种叠加性质使得量子光学系统可以在不同的状态之间转换，实现信息的存储和处理。
3. 干涉现象干涉现象是光的波动性质的重要表现之一。
在量子光学中，光的干涉可以用来探测光子的相干性和量子态的纠缠性，为光的量子通信提供了基础。
二、量子通信的基本概念和原理量子通信是利用量子态传输信息的通信方式，与传统的经典通信相比，具有更高的安全性和容量。
量子通信的基本原理包括量子态传输、量子纠缠和量子密钥分发等。
1. 量子态传输量子通信中的信息传输是通过传输光子的量子态来实现的。
传统的经典通信是通过传输光强来传递信息，而量子通信可以传输光子的量子态，如光子的偏振、相位等，具有更高的信息容量。
2. 量子纠缠量子纠缠是量子通信中的重要概念，它指的是两个或多个粒子间存在着无论在空间上还是时间上都无法解释的关联性。
利用量子纠缠可以实现量子态的传输和存储，为量子通信提供了重要的技术基础。
3. 量子密钥分发量子密钥分发是量子通信中的重要应用之一，它利用量子纠缠和量子测量的原理，实现密钥的安全传输。
量子密钥分发的安全性主要依赖于量子纠缠的特性，因此具有极高的安全性。
量子力学中的量子光学
量子力学中的量子光学引言:量子光学是研究光与物质相互作用时所涉及到的量子效应的一门学科。
它是量子力学和光学的交叉领域，旨在研究和利用光与物质之间微观量子相互作用的基本规律。
本文将对量子光学的基本概念、主要理论模型以及应用领域进行探讨。
一、光的量子性光的量子性是指光在传播过程中表现出的粒子特性。
在经典物理学中，光被认为是一种电磁波，具有波动特性。
然而，根据爱因斯坦提出的光电效应理论以及普朗克的能量量子化假设，我们知道光也具有粒子性。
量子光学的基础是光的量子化，即将光的能量分解成一系列能量量子，每个能量量子被称为光子。
光子是光的基本粒子，具有能量和动量。
根据光的量子化理论，光的能量由光频以及普朗克常量决定。
二、光与物质的相互作用量子光学研究了光与物质之间微观量子相互作用的规律。
在物质中，光与原子、分子等微观粒子发生相互作用，产生吸收、发射、散射等过程。
这些相互作用是由光子与物质之间的相互作用引起的。
1.束缚态系统中的光与物质相互作用束缚态系统是指原子、分子等在某种势场中形成的稳定态。
在束缚态系统中，光与物质的相互作用主要通过能级之间的跃迁来实现。
当光照射到束缚态系统时，光子与物质之间的相互作用将导致能级的改变。
这一过程可通过光的吸收和发射来描述。
2.连续态系统中的光与物质相互作用连续态系统是指大量粒子构成的系统，如固体、液体和气体。
在连续态系统中，光与物质的相互作用主要通过散射过程来实现。
散射过程涉及到光与粒子之间的相互作用，其中包括散射角、散射截面等参数。
三、主要理论模型量子光学研究光与物质的相互作用，其中有几个主要的理论模型。
1.松原方程松原方程是描述光与物质相互作用的基本方程之一。
它是由松原在20世纪40年代提出的，在量子光学中具有重要的地位。
该方程描述了光波通过线性吸收介质传播的行为，其中包括折射、散射和吸收等过程。
2.光与原子相互作用的量子力学模型该模型主要用于描述光与单个原子的相互作用。
量子光学应用
量子光学应用量子光学是研究光与物质相互作用的基本量子现象的分支学科，涉及到光的量子性质和量子信息的处理。
在过去的几十年里，随着技术的不断进步，量子光学的应用也变得越来越广泛。
本文将探讨几个典型的量子光学应用领域。
一、量子通信量子通信是量子光学应用的一个重要领域。
量子通信的目标是利用量子特性实现更加安全和高效的通信方式。
量子密钥分发（QKD）是量子通信的一种重要技术，它使用量子纠缠来确保通信的安全性。
量子纠缠是量子光学中的一个重要现象，可以实现远距离的量子通讯。
通过量子纠缠，双方可以实现安全的密钥分发，并保证通信的机密性。
二、量子计算量子计算是利用量子力学原理进行计算的一种新型计算方法。
相比传统的计算机，量子计算机能够在某些情况下实现指数级的计算速度提升。
量子光学是量子计算的重要实现方式之一。
量子比特（qubit）是量子计算的基本单元，可以用光子的自旋态或者光子的线性偏振态来实现。
量子光学的高度可控性和低噪声性质使其成为了实现量子计算的理想平台。
三、量子精密测量量子光学在精密测量领域也有着重要的应用。
量子测量可以利用光子的量子特性来实现高精度的测量。
例如，利用量子纠缠的特性，可以实现高精度的光频传递，用于时间频率的校准。
利用单光子的特性，可以实现高精度的光功率和光子数的测量。
这些高精度的测量方法在科学研究和工程应用中具有重要的意义。
四、量子成像量子成像是量子光学中的一个研究热点，也是一项具有重要应用前景的技术。
传统的成像技术受到了衍射极限的限制，无法实现超分辨成像。
而利用量子光学的原理，可以实现超分辨成像。
例如，利用经典光与单光子相互作用的方式，可以实现超分辨光学显微镜，可以观察到远低于传统衍射极限的细节。
这对于生物医学研究以及纳米结构表征等领域具有重要的应用价值。
总结：量子光学是一门富有挑战性和前沿性的学科，涉及到光的量子特性和与物质的相互作用。
通过研究量子光学，我们可以发展各种各样的应用，并推动科学技术的发展。
量子光学原理与实验
量子光学原理与实验量子光学是一门研究光与物质相互作用中涉及量子效应的学科。
它探索了光的量子特性，如光子的波粒二象性，量子叠加态和量子纠缠等，为实现量子信息处理和量子通信提供了理论基础和实验技术支持。
本文将介绍量子光学的原理和实验，以及其在科学研究和技术应用中的重要性。
一、量子光学的原理量子光学研究的核心是光与物质相互作用的量子特性。
根据光的波粒二象性，在量子光学中，光被描述为由光子组成的粒子流。
光子是光的量子，具有离散的能量和动量。
量子光学使用的理论框架是量子力学，通过波函数和算符的形式，描述了光的量子态和其演化。
1. 光的量子态根据量子力学的原理，光的量子态可以用波函数表示。
在量子光学中，最常用的描述光的量子态的形式是相干态。
相干态是具有确定相位关系和强度分布的光，可以通过干涉实验来检验光的波动性。
在相干态下，光的波函数是处于一个确定的状态，而非多个状态的叠加。
2. 光与物质的相互作用在量子光学中，研究光与物质的相互作用是重要的课题之一。
当光通过物质时，会发生散射、吸收和发射等过程，这些过程都涉及到光子与物质之间的相互作用。
光的相干特性和量子叠加态使得光子与物质的相互作用可以导致一些奇特的现象，如量子隐形传态和量子纠缠等。
二、量子光学的实验为了验证量子光学的理论，科学家进行了大量的实验研究。
量子光学实验设计的核心目标是观察和控制光的量子态，以及光与物质的相互作用。
以下为几个经典的量子光学实验：1. 干涉实验干涉实验是量子光学中常用的实验方法之一。
通过将光分为两束，然后再将它们重新合并，观察干涉效应。
干涉实验可以验证光的波动性和粒子性，并且可以用来测量光的相位差、强度等参数。
2. 光的操控与调控实验量子光学实验还包括对光的操控与调控。
研究者可以使用光学器件，如光栅、偏振器等，对光的波函数进行调制。
这些器件的设计和使用可以实现光的分束、偏振和调制等操作，从而实现对光的精确控制。
3. 量子纠缠实验量子纠缠是量子光学中的重要概念之一，也是量子信息处理的基础。
量子光学的理论和技术
量子光学的理论和技术量子光学是量子力学在光学领域的应用与发展，其研究对象是光和光与物质相互作用的过程。
量子光学通过量子力学理论描述了光线的本质，即光子。
光子不仅仅是光的粒子性质的象征，还是量子力学体系中物质微观世界的研究对象之一。
本文将介绍量子光学的理论和技术，分别从量子光学的基础、发展历程和应用研究等方面进行探讨。
一、量子光学的基础量子光学的诞生源于量子力学理论，量子力学描述了微观粒子的行为。
光学是一个应用广泛的领域，而在光学中，人们发现现象无法被经典物理学理论解释，这时量子力学引入光的波粒二象性概念解决了这个难题。
按照量子力学的惯例，粒子在该方面的表现是"波浪行为"，同时也表现出微粒子的性质。
光子不仅具有波动性而且具有粒子性，因此表现出波粒二象性。
此外，光子还有Spin自旋，反映了光子的角动量，光子还是其自身以及与其他微观物体相互作用的基本元件。
二、量子光学的发展历程量子光学兴起于二十世纪五六十年代，起初主要是为了解决光与物质相互作用的基本问题，随着理论研究的深入，逐渐形成了一整套完整的理论体系。
量子光学的发展经历了两个时期：早期的单光子量子光学和后来的多光子量子光学。
早期单光子量子光学主要研究了光的单个光子的性质，如光的自由度、量子态、纠缠态等内容。
多光子量子光学则是在单光子量子光学的基础上将光场状态拓为多体量子态，探索了光场的统计性态、非经典光和光场的纠缠等问题。
二十一世纪，量子光学在量子通信、量子计算、量子测量等领域发挥出了重要的作用。
三、量子光学的应用研究1. 量子密钥分发(QKD)量子光学最早应用是在量子通信安全领域中，其中最著名的就是量子密钥分发(QKD)。
在传统的公钥加密技术中，信息发送者需要将密钥通过非加密的信道发送至收到者，由于密钥在传输过程中可能会被劫持窃取，从而导致数据泄露。
而QKD则是利用光子的特殊性质，使信息发送方可以在不暴露密钥的情况下将密钥传输给接收方。
量子光学技术
量子光学技术
量子光学技术是一门研究光与物质相互作用的学科，重点研究光的量子特性及其在各种物理、化学、生物、信息等领域中的应用。
量子光学技术是当今世界上最热门的研究领域之一，不仅在基础物理学、量子信息学、纳米科技等领域有着广泛的应用，同时也在光通信、光存储、光计算、光控制等高科技领域中具有重要意义。
量子光学技术的核心是量子力学理论和光学技术。
量子力学理论描述了微观物理现象，其中包括光的波粒二象性、光的量子态、光的量子纠缠等。
光学技术则提供了制备、探测和操纵光的工具和方法，例如：激光器、光学腔、光学干涉仪等。
量子光学技术的应用广泛，其中包括光子计算、量子通信、量子密码、量子模拟、量子控制等。
如量子通信技术是利用光子的量子特性实现信息传输的一种方法，具有不可破解、高速、高安全性等特点；量子计算技术则是利用光子的量子态来进行计算，具有快速解决某些难题，特别是处理大量数据和优化问题等方面的优点。
总之，量子光学技术是一种重要的光学技术和量子物理学理论，它正在改变我们对世界的认识和应用。
未来，随着技术的不断发展和创新，量子光学技术将会在更多领域发挥更大的作用。
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能量子假设
1900年12月24日，普朗克在《关于正常光谱的能量分布定律的理论》 一文中提出能量量子化假设，量子论诞生。
组成黑体腔壁的分子或原子可视为带电的线性谐 振子； 这些谐振子和空腔中的辐射场相互作用过程中吸 收和发射的能量是量子化的，只能取一些分立
（瑞利—琼斯公式）
当
时，即波长向短波（紫外）方向不断变短时，
则
*维恩公式: 应用类似于麦克斯韦速率分布方法.
e0T, c1 e 5 c2T
在短波区域与实验相附合,在长波区有较大偏离.
经典物理概念竟然得出如此荒唐的结论，物理学史上称之 为 “ 紫外灾难 ” 。 黑体辐射问题所处的困境成为十九世 末“物理学天空中的一朵乌云”，但它却孕育着一个新物理概 念的诞生。
角度去寻找符合实验曲线的 e0T, 数学表达式，
但均无成功，其中最具有代表性的是瑞利—琼斯和 维恩所做的工作。
• 经典物理遇到的困难
*瑞利---琼斯公式:1890年，瑞利和琼斯将经典的电磁
理论和分子运动论中的能均分定理应用到热辐射中，
但沿用经典物理概念（如经典电磁辐射理论和能量均分定理） 去推导一个符合实验规律的黑体单色辐出度函数 均遇到困难。瑞利—琼斯推导结果是
它对各种波长的辐射有同等程度的吸收和 反射. 3. 绝对黑体： 在任何温度下均能全部吸收投 射到它上面的辐射，即吸收系数为1，反射系数 为0.
一般辐射的复杂性
黑体
*绝对黑体：能100%吸收投射在它上面的外来辐射。
为什么引入绝对黑体模型？
O
*基尔霍夫定律
实验表明：经过一段时间后容器内
ab cd
物体达到相同温度,即处于热平衡态. 这表明:容器内的每一个物体单位时
值：e , 2 e , ，n e ;
频率为ν的谐振子，吸收和发射能量的最小值
e h n 称为能量子（或量子） h = 6.63×10 - 34 J ·s
称为普朗克常量
1900年10月19日，德国物理学家普朗克提出了一个 描述黑体单色辐出度分布规律的数学公式，其波长表达式为
光在真空中的速率
玻耳兹曼常量
量子力学
微观世界的理论
起源于对波粒二相性的认识
宏观领域 量子力学
经典力学
量子力学 相对论
现代物理的理论基础
第一节
15 - 1
热辐射
定性图述
辐出度
a T , (T ,) 1
依据 aT, 的不同，物体可分为：
1. 选择性吸收体：在一定温度下，只对某些 或某段波长范围的辐射有明显吸收，对其他波 长吸收很少。 有色反光体 2. 灰体：单色吸收系数是一个常数，但小于1.
a,b,c,d 是四个 温度不同的物体 封闭在真空容器 中它们只能通过 热辐射交换能量
间内辐射能量恰好等于吸收的能量. 即单色辐出度大的物体,单色吸收系 数也大.
基尔霍夫定律: 在相同温度下,各种不同物体对 相同的波长的单色辐出度和单色吸收系数的比 值都相等,等于同温度下绝对黑体的单色辐出度.
a eT T,, a e0 0T T,, e0T,
（2）随温度 T增高, m值向短波长方向移动。 （3）绝对黑体的辐射规律与空腔的形状及材料无关；
e0(T, )
0
T3
T2 T1
m
T3 > T2 >T1
ETeT,d
0
(nm)
黑体辐射规律
斯特藩于1879年根据实验曲线得出 玻尔兹曼于1884年从理论上证明
EO( T )
黑 体 的 单 色 辐 出 度
量子物理
1、经典物理学的发展过程
物理学
经典物理 现代物理
力学 热学 电磁学 光学
相对论 量子论 非线性
光在传播过程中的表现
干涉 衍射
光的波动性
偏振
光
用光的经典电磁理论可以很好的解释
19世纪末20世纪初
光与物质的相互作用
热辐射 光电效应 康普顿效应
？ 用光的经典电磁理论无法解释，
量子概念是 1900 年普朗克首先提出的，距今已 有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德 布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理 大师的创新努力，到 20 世纪 30 年代，就建立了一 套完整的量子力学理论.
普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858―1947)
德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基 人。 普朗克的伟大成就，就是创立了量子理论， 1900年12月14日他在德国物理学会上，宣读 了以《关于正常光谱中能量分布定律的理论》 为题的论文，提出了能量的量子化假设，并 导出了黑体辐射的能量分布公式。这是物理 学史上的一次巨大变革。从此结束了经典物 理学一统天下的局面。劳厄称这一天为“量 子论的诞生日”。
普朗克常量 数值为 6.63×10- 34 J · s
并很快被检验与实验结果相符。
Eo ( T )
4
理论曲线
1011 W m -2 m -1
普朗克的黑体
单色辐出度函数及曲线线
3
e 2phc 2
E o(T) = 5
1
hc
kT
1
2
1
0
0
1
2
波长
3
4
5
10- 6 m
e0(,T)
实验
瑞利-琼斯
将同温度下的实验 曲线、瑞利—琼斯公式
和维恩公式的函数曲线
维恩理论值 绘制于同一图中
T=1646k
用经典理论解释热辐射的问题碰到了困难---向物理学理
论大厦飞来的一朵乌云! 为了摆脱困境，普朗克提出了与经典理论相背离的
“辐射体能量量子化” 假设,在此基础上终于找到了与实
验结果完全符合的绝对黑体单色辐出度的数学表达式。
斯特藩-玻耳兹曼定律
s 5.67×10 - 8 W·m- 2·K - 4
维恩位移定律
1893年维恩根据实验得出
b = 2.898 ×10 - 3 m ·K01波长 2
3
4
5
6 10- 6 m
由于基尔霍夫定律，使得 “绝对黑体的单色辐出度”成 为热辐射的一个中心问题。十九世纪末期，许多物理学 家为探寻绝对黑体的单色辐出度数学表达式付出了极大 的努力。他们从热力学、统计力学、电磁场理论等不同
黑体实验模型
黑体辐射测量
黑体（小孔表面）
分光元件
集光透镜 平行光管
会聚透镜及探头
分光元件（如棱镜或光栅等）将不同波长的辐射按一 定的角度关系分开，转动探测系统测量不同波长辐射的强 度分布。再推算出黑体单色辐出度按波长的分布。
实验结果：
（1）绝对黑体的总辐出度E 0(T) 随绝对温度T的升 高迅速地增大；