Навигация
Квантова природа випромінювання
24581
знак
0
таблиц
10
изображений
РЕФЕРАТ
на тему:”Квантова природа випромінювання”
План
1. Теплове випромінювання і його характеристики
2. Закон Кірхгофа
3. Закони Стефана – Больцмана і Віна
4. Формула Планка. Виведення законів Стефана - Больцмана і Віна
5. Зовнішній фотоефект. Ефект Компотна
1. Теплове випромінювання і його характеристики
Тіла, які нагріті до досить високих температур, світяться. Світіння тіл, яке обумовлене нагріванням, називається тепловим випромінюванням. Теплове випромінювання є найбільш поширеним в природі і відбувається за рахунок енергії теплового руху атомів і молекул речовини. Теплове випромінювання властиве всім тілам, які мають температуру, вищу за 0К. Теплове випромінювання має суцільний спектр частот, положення максимуму якого залежить від температури. При високих температурах випромінюються ультрафіолетові й видимі електромагнітні хвилі, при більш низьких температурах - переважно інфрачервоні хвилі.
Сьогодні відомі кілька видів випромінювань. Серед них - фотолюмінісценція (спочатку енергія поглинається, а потім випромінюється); хемілюмінесценція - енергія звільняється у вигляді випромінювання за рахунок хімічних реакцій; електролюмінісценція - свічення розріджених газів в електричних полях і теплове випромінювання - випромінювання нагрітих тіл. Теплове випромінювання - практично єдиний вид випромінювання, яке може бути рівноважним. Припустимо, що нагріте (випромінююче) тіло поміщене в порожнину, обмежену ідеальною не відбиваючою оболонкою. З часом, у результаті безперервного обміну енергією між тілом і випромінюванням наступить рівновага, тобто тіло в одиницю часу буде поглинати стільки ж енергії, скільки й випромінювати. Якщо рівновага між тілом і випромінюванням з якої-небудь причини буде порушена то тіло випромінює енергії більше, ніж поглинає. Якщо в одиницю часу тіло більше випромінює, ніж поглинає (або навпаки), то температура тіла почне знижуватися (або підвищуватися). У результаті буде послаблятися (або зростати) кількість випромінюваної тілом енергії, доки, нарешті, не встановиться нова рівновага. Всі інші види випромінювання неврівноважені.
Кількісною характеристикою теплового випромінювання є його енергетична світимість - потужність випромінювання з одиниці площі поверхні тіла в інтервалі частот одиничної ширини:
(1)
де 
– енергія електромагнітного випромінювання, яка випускається за одиницю часу з одиниці площі поверхні тіла в інтервалі частот від 
до 
. Одиницею енергетичної світимості є джоуль на метр у квадраті в секунду (Дж/(м 2с).
Енергетична світимість тіла може бути виражена також через функцію довжини хвилі, оскільки
. (2)
Так як 
то 
, тому
. (3)
Знак мінус у виразі 
вказує на те, що із зростанням однієї з величин (
або ) інша величина зменшується.. Тому надалі знак мінус будемо опускати.
Знаючи енергетичну світимість на кожній спектральній ділянці, можна обчислити інтегральну випромінювальну здатність тіла на всіх частотах, але при певній температурі:
(4)
Здатність тіл поглинати падаюче на них випромінювання характеризується поглинальною здатністю, яка дорівнює
, (5)
де показано, яка частина енергії, принесеної за одиницю часу на одиницю площі поверхні тіла падаючими на неї електромагнітними хвилями 
із частотами від до , поглинається тілом 
. Поглинальна здатність тіла — величина безрозмірна.
Тіло, яке здатне поглинати повністю при будь-якій температурі все падаюче на нього випромінювання будь-якої частоти, називається абсолютно чорним. Отже, поглинальна здатність абсолютно чорного тіла для всіх частот і температур дорівнює одиниці (
). Абсолютно чорних тіл у природі немає, однак такі тіла, як сажа, платинова чернь, чорний оксамит і деякі інші, у певному інтервалі частот за своїми властивостями близькі до них.
Ідеальною моделлю абсолютно чорного тіла є замкнута порожнина з невеликим отвором (рис. 1), внутрішня поверхня якої покрита чорною фарбою. Промінь світла, що потрапив усередину такої порожнини, багаторазово буде відбиватися від стінок, у результаті чого інтенсивність практично зменшується до нуля.
Рис. 1
Досліди показують, що при розмірі отвору, меншому 0,1 діаметра порожнини, падаюче випромінювання на всіх частотах практично «повністю поглинається». Внаслідок цього відкриті вікна будинків з боку вулиці завжди виглядають чорними, хоча усередині кімнат досить світло через відбивання світла від стін.
Поряд з поняттям абсолютно чорного тіла використовують поняття сірого тіла — тіла, поглинальна здатність якого менша одиниці, але однакова для всіх частот і залежить тільки від температури, матеріалу й стану поверхні тіла. Таким чином, для сірого тіла 
.
Дослідження теплового випромінювання зіграло важливу роль у створенні квантової теорії світла, тому необхідно розглянути закони, яким воно підпорядковується.
Похожие работы
... на цій же осі. Згідно Френелю, дія такої перешкоди зводиться до того, що екран якби усуває ту частину хвильового фронту, яку він прикриває. На відкритій же частині світлове поле не змінюється. Це наближення геометричної оптики, а тому воно виконується, якщо радіус отвору >> Визначимо розміри і число зон Френеля, що вкладаються в отвір Нехай - діаметр отвору, а та віддалені від його ...
... 3,5 см і довжиною 1 м. Для нагрівання стержнів до них підводиться постійний або змінний струм з напруженням до 100 В. Звичайна робоча температура стержня 1250–1350 К. Газорозрядні джерела. Випромінювання оптичного діапазону в джерелах цього типу виникає внаслідок електричного розряду в атмосфері інертних газів, пар металів або їх сумішей. Газорозрядні джерела характеризуються лінійчатим або ...
... на тривалість життя людини хронічне опромінювання, наприклад за потужності поглиненої дози 0,001 — 0,01 Гр/добу (0,1 — 1 рад/добу). РОЗДІЛ 3. ДОЗИМЕТРИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ТА ЗАХИСТ ДОВКІЛЛЯ ВІД ІОНІЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ 3.1 Методи визначення іонізуючих випромінювань Виявлення радіоактивних речовин та іонізуючих (радіоактивних) випромінювань (нейтронів, гамма-променів, бета- і альфа-частинок ...
... іщень, в яких технологічно необхідно виконувати візуальну оцінку відтворення кольору, слід вибирати джерело світла з індексом IRC не менше 90 одиниць. 4. Джерела випромінювання для калібрування та спектроскопії 4.1 Характеристика лампи ДРШ-100-2 Лампа ДРШ 100-2 – дугова ртутна шарова ультрафіолетова лампа надвисокого тиску з природним охолодженням. Ртутно-кварцова лампа ДРШ 100-2 працює в ...
0 комментариев