30. Дифракция на узкой щели и дифракционной решетке

2. Дифракция Фраунгофера на щели

Если на оптической разности хода укладывается четное число зон Френеля, получим минимум:

, (9)

откуда и . (10)

Интенсивность . (11)

Дифракционная решетка

Это – совокупность одинаковых щелей, отстоящих на одинаковом расстоянии друг от друга. Период(постоянная) решетки – расстояние между серединами соседних щелей.

Условие min для щели и решетки одинаковы: , k = 1,2,3…

Условие главных мах: (12)

Условие дополнительных min: (13)

где

Их число равно (N-1) в промежутках между соседними главными максимумами. принимает все целочисленные значения, кроме 0, N, 2N…

Число главных мах равно . (14)

31. Тепловое излучение, его свойства и основные характеристики: энергетическая светимость, спектральная плотность энергетической светимости.

Тепловое излучение — электромагнитное излучение со сплошным спектром, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии (в отличие, например, от люминесценции, возникающей за счёт внешних источников энергии). В физике для корректного расчёта теплового излучения принята модель абсолютно чёрного тела, тепловое излучение которого описывается законом Стефана - Больцмана.

Тепловое излучение — один из трех элементарных видов переноса тепла (теплопроводность, конвекция), которое осуществляется при помощи электромагнитных волн.

Г. Кирхгоф доказал, что отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является для всех тел одной и той же функцией частоты(длины волны) и температуры:

Интенсивность ТИ характеризуется потоком энергии (Вт).

Поток энергии, испускаемый единицей поверхности в пределах телесного угла 2π, - энергетическая светимость R (излучательность или интегральная излучательная способность).

R=f(T,ω). Для малых dω поток dR_ω ~ dω, поэтому , где

r_ω – испускательная (излучательная) способность тела.

Энергетическая светимость тела R и испускательная способность тела r в интегральной форме связаны между собой соотношением

Энергия зависит от спектрального состава света. Если разложить поле на монохроматические составляющие (каждая с определенной длиной волны), то вся энергия некоторым образом распределится между ними

.

Спектральная плотность потока излучения - это функция, показывающая распределение энергии по спектру излучения:

Тогда общий суммарный поток для всех длин волн в диапазоне от до будет вычисляться как интеграл:

32. Законы теплового излучения. Понятие абсолютно черного тела.

Тепловое (температурное) излучение-Свечение тел, обусловленное нагреванием. Тепловое излучение равновесно. Если нагретые (излучающие) тела по­местить в полость, ограниченную идеально отражающей оболочкой, то через некоторое время (в результате непрерывного обмена энергией меж­ду телами и излучением, заполняющим полость) наступит равновесие, т. е. каждое тело в единицу времени будет поглощать столько же энер­гии, сколько и излучать.

Основные характеристики теплового излучения

Спектральная плотность энергетической светимости

r_v,Т = (Дж/м²) Энергия, излучаемая с единицы площади поверхности тела в единицу времени в интервале частот единичной ширины в единицу времени.

Спектральная поглощательная способность . Показывает, какая доля энергии, приносимой за единицу времени на единицу площади поверхности тела падающими на нее электромагнитными волнами с частотами от v до v + dv, поглощается телом.

Связь между R_V,T R _,T , = , (знак минус указывает, что уменьшается с возраста­нием v).

Энергетическая светимость тела

Суммирование производится по всем частотам (длинам волн).

Черное тело

Тело, способное поглощать полностью при любой температуре все падающее на него излучение любой частоты

Спектральная поглощательная способность

Черное тело A_V,Т =1

Закон Кирхгофа

Формулировка закона Кирхгофа

Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; оно

является для всех тел универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры.

[r_{v т} — универсальная функция Кирхгофа (спектральная плотность энергетиче­ской светимости черного тела)]

Энергетическая светимость тел

Энергетическая светимость тела

Использовали закон Кирхгофа

Энергетическая светимость черного тела

Re зависит только от температуры.