- •Глава 7. Корпускулярно-волновые свойства материи
- •7.1.Тепловое излучение
- •7.2.Внешний фотоэффект
- •7.3.Эффект Комптона
- •Глава 8. Элементы квантовой механики
- •Глава 9. Элементы атомной физики
- •9.1. Атом водорода по теории Бора
- •9.2. Квантово-механическое описание атома водорода
- •9.4.Основные положения построения таблицы д.И.Менделеева
- •Глава 10. Основы теории конденсированных сред
- •10.1. Внутренняя энергия молекулы
- •10.2.Резонансное поглощение
- •10.3. Статистические свойства носителей заряда в твердых телах.
- •10.4.Собственные и примесные полупроводники
- •10.5.Контактные явления в твердом теле
Глава 7. Корпускулярно-волновые свойства материи
7.1.Тепловое излучение
Основные характеристики теплового излучения:
поток излучения – это величина, равная энергии, переносимой излучением в единицу времени через какую-либо поверхность: ;
энергетическая светимость (интегральная плотность потока излучения)– это величина, равная энергии, испускаемой в единицу времени единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям: ;
спектральная плотность энергетической светимости тела (испускательная способность тела) - это величина, равная энергии, испускаемой единицей поверхности излучающего тела в единицу времени по всем направлениям, приходящаяся на единичный интервал частот (длин волн):
; ,
где испускательные способности исвязаны соотношением;
4)спектральный коэффициент поглощения (поглощательная способность тела) (или) - это отношение потока излучения, поглощенного телом в некотором малом интервале частот (или длин волн), к потоку падающего на тело излучения в том же интервале частот (или длин волн).
Законы теплового излучения:
Закон Кирхгофа: отношение испускательной и поглощательной способности тела является для всех тел универсальной функцией частоты (или длины волны) и температуры (функцией Кирхгофа):
(или).
Так как для абсолютно черного тела (или), то функция Кирхгофа представляет собой испускательную способность АЧТи.
Закон Стефана-Больцмана: энергетическая светимость абсолютно черного тела (АЧТ) пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры
,
где - постоянная Стефана-Больцмана.
Для любого нагретого тела
,
где величина называется степенью черноты.
Закон смещения Вина: длина волны , соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимостиАЧТ, обратно пропорциональна его абсолютной температуре
,
где - постоянная Вина.
Формулы Рэлея-Джинса и Планка.
Формула Рэлея –Джинса для функции Кирхгофа:
,
Формула Планка для функции Кирхгофа:
.
Энергия фотона ; , где - частота колебаний в волне, - циклическая частота колебаний в волне; - постоянная Планка; .
Масса фотона .
Импульс фотона или , или , где - волновой вектор, .
7.2.Внешний фотоэффект
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
,
где - работа выхода электрона; - максимальная кинетическая энергия электрона, вышедшего из вещества.
«Красная граница» определяется условием , то есть.
В релятивистском случае ,следовательно,
и
.
Метод задерживающих потенциалов.
При изменении частоты падающего на катод излучения меняется величина задерживающей разности потенциалов, что позволяет определить постоянную Планка:
(1)
(2)
После вычитания из выражения (2) выражения (1), получим:
, откуда.
7.3.Эффект Комптона
Изменение длины волны фотона в эффекте Комптона
,
где ,
- длина волны излучения от источника,
- длина волны рассеянного излучения,
- коэффициент пропорциональности, называемый комптоновская длина волны той частицы, масса которой находится в знаменателе; для электрона =2,43пм.
Давление, производимое светом при нормальном падении , где- объемная плотность энергии излучения;- коэффициент отражения.