1 Билет Квантовые свойства света.

С точки зрения квантовой теории свет испускается, распространяется и поглощается отдельными порциями – квантами.

Характеристики фотона.

1. Масса. ; m₀- масса покоя.

Если m₀ 0 (фотона) , то т.к. V=C, m= – чушь, следовательно m₀=0 – движущийся фотон. Следовательно, свет остановить нельзя.

Поэтому масса фотона должна рассчитываться из релятивистской формулы для энергии. E=mC², m=E/C².

2. Энергия фотона. E=mC².

В 1900 Макс Планк – немецкий физик выводит для энергии фотона следующую формулу: .

h=6,62*10^-34 Дж*с - постоянная Планка.

3. Импульс.

p=mV=mC=mC²/C=E/C=h/ ; p-характеристика частицы,

Фотоэффект.

Вырывание светом электронов из вещества.

Рассматривается с позиции квантовой теории света, согласно которой свет испускается, распространяется и поглощается отдельными порциями- квантами (фотонами). Энергия фотона .

По закону сохранения энергии:

- уравнение Эйнштейна для фотоэффекта; -работа выхода электрона из металла; -кинетическая энергия вылетевшего электрона.

Следствия:

1. зависит только от энергии падающего фотона (когда V<<C).

2. Количество вылетевших электронов зависит от интенсивности падающего света, т.к. каждый электрон вылетает, поглотив энергию одного фотона.

3. Если , то фигня. Граничные условия для фотоэффекта . Иначе фотоэффект не произойдет.

Значение , вытекающее из этого уравнения соответствует наибольшему значению , при котором возможен фотоэффект. Поэтому это значение есть граничное значение (красная граница) фотоэффекта. Т.к. наибольшее значение в спектре излучения света (видимой части) соответсвтует красному, то это граничное значение получило название красной границы фотоэффекта.

Давление света

Световое давление, оказываемое на поверхность тела потоком монохроматического излучения (частота n), падающего перпендикулярно поверхности. Если в единицу времени на единицу площади поверхности тела падает N фотонов, то при коэффициенте отражения rсвета от поверхности тела rN фотонов отразится, а (1–r)N — поглотится. Каждый поглощенный фотон передаст поверхности импульс p_g=hn/c, а каждый отраженный — 2p_g=2hn/c (при от­ражении импульс фотона изменяется на –p_g). Давление света на поверхность равно импульсу, который передают поверхности в 1 с N фотонов:

Nhn=E_e есть энергия всех фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени, т. е. энергетическая освещенность поверхности, a E_e/c=w — объ­емная плотность энергии излучения. Поэтому давление, производимое светом при нормальном падении на поверхность,  

3 Билет Тепловое излучение.

Излучение происходит порциями.

Имеет место при любой температуре, отличной от температуры абсолютного нуля.

В спектре излучения нагретого тела наблюдаются практически все длины волн, но максимум излучения приходится в каждом отдельном случае на определенный диапазон длин волн.

Характеристики ТИ.

1. R_T- энергетическая светимость. Энергия, излучаемая с единицы поверхности во времени во всем диапазоне длин волн.

- интегральная характеристика.

2. - испускательная способность (спектральная плоскость энергетическо

й светимости). Энергия, излучаемая с единицы поверхности во времени в узком (единичном) диапазоне длин волн (в определенной области спектра).

- дифференциальная характеристика.

3. - поглощательная способность (коэффициент поглощения). Показывает, какая доля падающей на тело энергии поглощается телом.

Ф - световой поток.

Ф=R_T*S

=Ф’(поглощенный поток энергии)/ Ф(падающий- весь поток энергии)

=1- абсолютно черное тело.

АЧТ- тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее.

Закон Кирхгофа.

при тепловом равновесии отношение спектральной плотности энергетической светимости любого тела к его спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела и определяется только его температурой и частотой излучения:

 Закон Кирхгофа устанавливает общее для всех тел соотношение между поглощением и испусканием электромагнитных волн.

1.

R_T=GT⁴ - для абс. черного тела. зак Стефана-Больцмана.

2. - зак. Вина, «закон смещения».

b=2,90*10^-3 м*К- первая константа Вина.

3.

h=6,62*10^-34 Дж*сек- постоянная Планка.

n=1,2,3….; r1,r2,r3,…..; E1,E2,E3….. - дискретный ряд (квантовый).