Тема: Рентгенівське випромінювання. Ефект Комптона. Закономірності випромінювання. План:

1. Рентгенівське випромінювання.

2. Ефект Комптона.*

3. Теплове випромінювання.

4. Закон Кірхгофа, закони Стефана-Больцмана, Віна.*

5. Формула Планка (рентгенівське і теплове випромінювання)**

1. Рентгенівське випромінювання відкрите 1895р. В.Рентгеном (х – промені).

Властивості:

• іонізує повітря;

• не зазнає відхилинь в магнітному і електричному полях;

• викликає фотохімічну дію.

Природа: електромагнітні хвилі ( 1912р. Лауе отримав дифракцію РП): (у 1907р. він визначив Рентген).

Д жерело: рентгенівська трубка .

За принципом отримання електронних пучків трубки бувають: іонні, електронні, індукційні.

Дослідження показали, що при достатньо низьких напругах РВ дає суцільний спектр, що має межу , який пояснюється гальмуванням електронів у момент досягнення ними поверхні анода. На основі сучасної теорії електрони при гальмуванні породжують фотони.

- при повному перетворенні енергії.

Так як частина енергії розсіюється, виникає РВ різних - спектр суцільний. При підвищенні напруги на фоні суцільного спектра виникають лінії, інтенсивність яких набагато більша.

Лінійчастий рентгенівський спектр визначається природою речовини катода – характеристичний спектр. Лінійчастий спектр виникає при вибиванні електронів із внутрішніх електронних шарів. Його існування пояснюється дискретністю енергетичних рівнів.

2. У 1923р. А. Комптон досліджував розсіяння рентгенівського випромінювання різними речовинами і виявив, що в розсіяному випромінюванні крім спектральних ліній падаючої хвилі з’являються лінії з . При цьому не залежить від і природи розсіювання речовини, а залежить від кута між розсіяним і падаючим випромінюванням. -комптонівська довжина хвилі електрона.

Ефект Комптона є підтвердженням корпускулярної теорії світла: рентгенівські фотони пружно взаємодіють з електронами.

3. Випромінювальна здатність - енергія, що випромінюється при заданій температурі з одиниці поверхні за одиницю часу в усьому інтервалі частот.

Спектральна випромінювальна здатність тіла - енергія, що випромінюється при заданій температурі з одиниці поверхні за одиницю часу в інтервалі частот , .

Поглинальна здатність тіла А(Т) показує частину падаючого випромінювання, що поглинає тіло при Т.

Спектральна поглинальна здатність тіла А( ) показує, яку частину падаючого випромінювання в інтервалі частот (довжин хвиль) тіло поглинає при заданій Т.

Тіло, яке поглинає всю енергію падаючого випромінювання при температурі, яка його не руйнує називається АЧТ – введено у 1859р. Т.Кірхгофом А(Т) =1

Закон Кірхгофа: Відношення випромінювальної здатності тіла до поглинальної здатності не залежать від його природи і дорівнює випромінювальній здатності АЧТ. 1887р. – Міхельсоном була запропонована модель абсолютно чорного тіла.

4. Закон Стефана-Больцмана

1879р. - експериментально Й. Стефаном; у 1884р. – теоретично Больцманом.

Випромінювальна здатність АЧТ прямо пропорційна четвертому степеню абсолютної температури

- стала Стефана.

- випромінювальна здатність реальних тіл.

5. Закон Віна.

Розподіл енергії випромінювання АЧТ був вивчений на досліді: чим більше Т, тим менше . Спектральна випромінювальна здатність залежність від .

У 1893р. В.Він встановив закон, який назвали законом зміщення Віна.

, = 2,89 мК.

Довжина хвилі на яку приходиться спектральної випромінювальної здатності АЧТ обернено пропорційна абсолютній температурі.

( При підвищенні температури графік зміщується в бік коротких хвиль). Якщо розглядати Сонце як АЧТ, то нм

6. Ультрафіолетова катастрофа - результат класичного уявлення про розподіл е нергій.

Вивчаючи закономірності випромінювання АЧТ, Міхельсон, а потім Він, отримали формулу для малих

(1), де а і в – сталі.

Релей а потім Джінс, виходячи із загальних класичних уявлень про закономірності розподілу енергій за ступенями вільності, дістали формулу розподілу енергії в спектрі випромінювання АЧТ.

(2), яка добре узгоджується в області великих . Проте в області малих вона різко розходиться з експериментом і приводить до абсурду при обчисленні інтеграційної здатності АЧТ.

реально критичний стан, що виник у проблемі теплового випромінювання АЧТ, дістав назву ультрафіолетова катастрофа. (Формула Релея-Джінса, що виходить із класичних уявлень, не узгоджується з експериментом в області ). Вихід із катастрофи під силу тільки сучасній фізиці – квантовій.

7. Формула Планка 1909р.

Керуючись уявленням про квантовий характер хвильового випромінювання, Планк дістав формулу

Для великих довжин , а тому при підстановці отримали формулу Релея-Джінса .

Для коротких , при підстановці отримали формулу Віна.

Висновок: формула Планка найбільш повно характеризує теплове випромінювання. Вона задовольняє зв’язок між собою .