25. Зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны и температуры. Закон смещения Вина.

Длина волны _max, на которую приходится максимум спектральной испускательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре.

 _max =b/T , где b=2,9*10^-3 мК - постоянная Вина.

Из экспериментальных кривых зависимости функции спектральной плотности излучения r_λ,T от длины волны λ при различных температурах следует , что распределение энергии в спектре абсолютно черного тела является неравномерным. Все кривые имеют максимум, который с увеличением температуры смещается в сторону более коротких волн.

26. Зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны и температуры. Закон Стефана-Больцмана.

Закон Стефана-Больцмана: Энергетическая светимость /интегральная плотность излучения/ абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени термодинамической температуры: R=δ*T⁴ , где δ – постоянная Стефана-Больцмана.

Для серых тел характер распределения излучения подобен спектру абсолютно черного тела и выражается формулой: R=α_T*δ*T⁴ , где α_T – степень черноты тела, равная отношению суммарных испускательных способностей данного тела и абсолютного черного тела. Зависит от природы тела, состояния его поверхности и от температуры и всегда меньше единицы.

27. Фотоэлектрический эффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Фотоэффект – явление вырывания электронов под действием падающего излучения. Бывает внешним, внутренним и в запирающем слое.

Экспериментально были установлены следующие законы:

1. Величина фототока насыщения прямо пропорциональна световому потоку.

2. Максимальная энергия и скорость вырываемых электронов не зависят от интенсивности света, а являются функцией частоты.

3. Для каждого вещества существует минимальная частота падающего света, при которой фотоэффект происходит (красная граница).

В ольтамперная характеристика при внешнем фотоэффекте:

При U=0 ток отличен от нуля, т.к. часть вырванных электронов самостоятельно достигает анода.

Пологий характер кривых говорит о том, что скорости электронов разные.

Для того, чтобы ток был равен нулю необходимо приложить задерживающее напряжение.

При некотором напряжении ток не меняется (ток насыщения), т.к. все электроны, вырванные с катода в единицу времени, достигают анода.

Квантовое объяснение фотоэффекта дано Эйнштейном, который предположил, что свет не только испускается, но и распространяется и поглощается отдельными порциями, энергия которых: Ɛ=hν

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: hν=А_в+mV²_max/2 , где А_в – работа выхода электронов из металла, mV²_max/2=eU_з – максимальная кинетическая энергия вырывания электронов, ν₀=A_b/h – красная граница фотоэффекта.

28. Энергия, импульс, масса фотона. Эффект Комптона.

Энергия фотона - Ɛ=hν

Масса фотона – m=hν/c²

Импульс фотона – p=mc=hν/c

Фотон отличается от остальных элементарных частиц тем, что его масса покоя равна нулю.

Эффект Комптона – это взаимодействие света со свободными электронами вещества, в результате которого меняется длина волны падающего излучения.

Изменение длины волны равно: Δλ=λ’-λ=(h(1-cosθ))/(m₀c)=(2h*sin²(θ/2))/(m₀c) , где λ’=h/m₀c=2,426 пм – комптоновская длина волны.