АБСОЛЮТНО ЧЕРНОЕ ТЕЛО
Тело, способное поглощать при любой температуре всё падающее на него излучение любой частоты называется абсолютно черным телом. Спектральная поглощательная способность черного тела для всех частот и температур тождественно равна единице: . Абсолютно черных тел в природе нет, однако такие тела, как сажа и черный бархат в определенном интервале частот близки к ним. Идеальной моделью черного тела является замкнутая полость с небольшим отверстием O , внутренняя поверхность которой зачернена. Луч, попавший внутрь такой полости, полностью поглощается. ЗАКОН СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА. С увеличение температуры возрастает лучеиспускательная способность черного тела. Энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени термодинамической температуры (закон Стефана-Больцмана): (5.28) где σ = 5,67 *10-8 Вт/(м2 К4 ) — постоянная Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана ничего не говорит о спектральном составе излучения черного тела. Положение максимума в спектре его излучения описывается экспериментальным законом смещения Вина.С увеличением температуры максимум излучения смещается в сторону более коротких волн.: Длина волны , при которой излучательная способность черного тела максимальна, обратно пропорциональна его термодинамической температуре: (5.29) где b = 2,9 *10-3 м·К — постоянная Вина.
КВАНТОВАЯ ГИПОТЕЗА ПЛАНКА В классической физике испускание и поглощение излучения рассматривалось как непрерывный процесс. В 1890 г. Макс Планквыдвинул гипотезу: вещество не может испускать энергию излучению иначе как конечными порциями (квантовыми), пропорциональными частоте этого излучения. За открытие кванта в 1918 г. Планк удостоен Нобелевской премии. Энергия кванта равна: , (5.30) где h=6,62 10-34 Дж×с – универсальная постоянная Планка (квант действия –является одной из универсальных постоянных в физике).
ФОТОЭФФЕКТ. Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется высвобождение электронов под действием электромагнитного излучения. Различают фотоэффект внутренний, вентильный и внешний. Внутренний фотоэффект — это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости – повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении. Вентильный фотоэффект (разновидность внутреннего фотоэффекта)— возникновение ЭДС (фото-ЭДС) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). Вентильный фотоэффект используется в солнечных батареях для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта — минимальная частота ν0 света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен. Для объяснения механизма фотоэффекта Эйнштейн предположил, что свет частотой ν не только испускается отдельными квантами (согласно гипотезе Планка), но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых (5.31) Кванты электромагнитного излучения, движущиеся со скоростью распространения света в вакууме(с), называются фотонами. Масса покоя фотона равна 0. Т.е. квант э/магнитного излучения существует только распространяясь со скорость света , обладая при этом конечным значением энергии. Энергия падающего фотона расходуется: · на совершение электроном работы выхода A из металла · на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: (5.32) Это уравнение объясняет зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света (2й закон фотоэффекта). Предельная частота (или, при которой кинетическая энергия фотоэлектронов становится равной нулю, и есть красная граница фотоэффекта (3й закон). (5.33) На явлении фотоэффекта основано действие фотоэлементов и фотосопротивлений (фоторезисторов) в фотоэкспонометрах, люксметрах и устройствах управления и автоматизации различных процессов, пультах дистанционного управления, а также полупроводниковых фотоэлектронных умножителей и солнечных батарей.
КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ СВОЙСТВ СВЕТА: Корпускулярно-волновой дуализм света – проявление взаимосвязи 2-х основных форм материи – вещества и поля. ü Используя выражение для энергии фотона (кванта) с одной стороны и с другой можно записать . (5.34) Выражая частоту через скорость света и длину волны, получаем: (5..35) Сокращая на с и полагая, что mc=p импульсу фотона запишем выражение для импульса фотона (5.36) Масса фотона из формулы (5.35) , т.к. (5.37) Эти соотношения связывают квантовые (корпускулярные) характеристики
ü Квантовая механика, созданная для описания свойств квантовых объектов, основывается на предположении Луи де Бройля о том, что так же как свету присущи одновременно свойства частицы (корпускулы) и волны (двойственная корпускулярно-волновая природа света), так и электроны и любые другие элементарные частицыматерии наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами. Каждому объекту присущи как корпускулярные характеристики — энергияE и импульсp , так и волновые характеристики — частотаν и длина волныλ. Соотношения между корпускулярными и волновыми характеристиками элементарных частиц такие же как для фотонов: Таким образом, любой частице, обладающей импульсом (в том числе и частице, в отличие от фотона, обладающей массой покоя), сопоставляется волновой процесс с длиной волны, определяемой по формуле де Бройля: (5.38)
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (782)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |