Тепловое излучение. Абсолютно черное тело
1. Излучательная
способность
- энергия, излучаемая единицей поверхности
за единицу времени в интервале частой
от
до
+d
.
2. Интегральная
излучательная способность
=
d
– энергия, излучаемая единицей поверхности
за единицу времени в интервале частот
от 0 до
.
3. Поглощательная
способность
- доля от падающей энергии, поглощаемой
единицей поверхности за единицу времени
в интервале частот от
до
+d
.
4. Тело называется
абсолютно
черным (АЧТ),
если
=1.
5. Тело называется
«серым», если
не зависит от
,
а определяется
и материалом тела (поэтому просто
).
6. Для АЧТ
и
обозначаются соответственно
и
,
т.е.
и
.
7. Закон
Кирхгофа:
отношение излучательной способности
тела к поглощательной способности равно
излучательной способности АЧТ
=
Тело, имеющее большую обладает и большей
8. Закон
Стефана – Больцмана:
интегральная излучательная способность
АЧТ пропорциональна абсолютной
температуре в четвертой степени
=
,
где
=6,67·10-8
- постоянная
Стефана – Больцмана.
Для «серого» тела
=
9. Закон
Вина: длина
волны, на которую приходится максимум
излучательной способности АЧТ, обратно
пропорциональна абсолютной температуре
тела
=
,
где b=2,9·10-3
м·
- постоянная Вина.
10. Указанные законы могли лишь объяснить отдельные участки экспериментальной зависимости от частоты, более того приводили к противоречию в целом.
11. В 1900 г. Планк выдвинул абсолютно новые гипотезы:
а) энергия излучается и поглощается не непрерывно, а отдельными
порциями, которые называются квантами;
б) энергия принимает дискретные значения =nh где n=0, 1, 2, …, h=6,62·10-34Дж.с. – постоянная Планка, – частота.
12. Формула Планка, согласующаяся с экспериментом:
=
,
С
– скорость света
е -1
- № 96, 483
Фотоэлектрический эффект (1887-90 гг.)
1. Г.Герц обнаружил, что отрицательно заряженные тела под действием ультрафиолетового света теряют свой заряд.
2. Фотоэффект – возникновение тока в вакуумной трубке при освещении катода УФ светом (из катода вылетают электроны, которые под действием электрического поля, приложенного между катодом и анодом, образуют ток).
3. Основные закономерности (Столетов):
а) безынерционность (ток появляется сразу после освещения катода);
б) наличие фототока насыщения (с увеличением напряжения между анодом и катодом ток вначале растет, затем достигает максимума и перестает расти);
в) наличие красной
границы фотоэффекта (явление наблюдается
не при любой длине волны (частоте света).
Для каждого вещества существует своя
или
.
Фотоэффект наблюдается при
<
или
>
.
4. Фотоэффект нельзя объяснить с волновой точки зрения света (энергия волны определяется амплитудой колебаний, а не длиной волны (частотой); чтобы электрон получил от световой волны достаточную энергию для вылета из катода потребуется большое время).
5. Гипотеза Эйнштейна: энергия не только поглощается и испускается квантами, но и распространяется в пространстве в виде квантов со скоростью света (они получили название фотонов).
6. Уравнение
Эйнштейна: h
=
+
,
где
-
работа выхода электрона,
- кинетическая энергия электронов,
h
min=
или
min=
-
красная граница.
7. Масса фотона m=
(из h
=
mc2).
8. Импульс фотона
=mc=
или
=
(
=
)
- № 22, 72, 357, 410, 494