9) Закон Кирхгофа. Закон Стефана - Больцмана. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела.

Закон излучения Кирхгофа Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.

Известно, что при падении электромагнитного излучения на некоторое тело часть его отражается, часть поглощается и часть может пропускаться. Доля поглощаемого излучения на данной частоте называется поглощательной способностью тела  . С другой стороны, каждое нагретое тело излучает энергию по некоторому закону  , именуемым излучательной способностью тела.

Величины   и   могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако согласно закону излучения Кирхгофа отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры:

Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона:

Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:

где   - степень черноты (для всех веществ  , для абсолютно черного тела  ). При помощи закона Планка для излучения, постоянную   можно определить как

где   — постоянная Планка,   — постоянная Больцмана,   — скорость света.

Численное значение   Дж·с⁻¹·м⁻² · К⁻⁴..

Важно отметить, что закон говорит только об общей излучаемой энергии. Распределение энергии по спектру излучения описывается формулой Планка, в соответствии с которой в спектре имеется единственный максимум, положение которого определяется законом Вина.

Применение закона к расчёту эффективной температуры поверхности Земли даёт оценочное значение, равное 249 К или −24 °C.

10) Гипотеза Планка. Формула Планка.

Гипотеза Планка: Излучнение и погашение света происходит не непрерывно, а дискретно, т.е. определенными порциями (квантами).

ε=h*ню

h - постоянная Планка (h=6,63*10³⁴)

Формула Планка для теплового излучения:

Корпускулярно-волновой дуализм — принцип, согласно которому любой объект может проявлять как волновые, так и корпускулярные свойства.

Фотоны — кванты электромагнитного излучения, движутся со скоростью света и не существуют в состоянии покоя.

11) Фотоэлектрический эффект (внешний, внутренний). Законы Столетова для фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна.

Внешний Ф. Э. — испускание электронов телами, на которые падают световые, рентгеновские или гамма-лучи. Внутренний Ф. Э. — изменение электропроводимости некоторых тел (напр. селена) под влиянием освещения.

Электрический процесс, происходящий в веществе в результате поглощения температурной радиации. Ф. Э. называется внешним, если в результате поглощения фотона происходит эмиссия (выход) возбужденного электрона за пределы облучаемого вещества. При внутреннем Ф. Э., называемом фотопроводимостью, полного освобождения электрона не происходит, но электропроводность вещества резко возрастает. Внешний Ф. Э. в твердых телах приводит к возникновению электродвижущей силы внутри облучаемого объема. Внутренний Ф. Э. проявляется вблизи граничного слоя между двумя полупроводниками или полупроводником и металлом.

уравнение Эйнштейнадля фотоэффекта. Поглощая фотон сэнергиейhv, электрон затрачивает ее на работу А выхода с кинетической энергиейЕ_кин=½mv²=hv- А_вых. Работа выходаравна энергии связи электрона с веществом, ионами решетки металлов, растет от1.9 эВ цезия и 2.2 эВ калия до 3.7 цинка, 5.3 эв платины и ртути. Онааналогична энергии ионизации и связи шарика в потенциальной яме (силы тяжести)с Е_кин=½mv²=Е-mgH, гдеH– высота барьера,определяет и задерживающее напряжение Е_к-мах=eU_з.Красная граница фотоэффекта означает электроны со скоростью Е_кин=½mv²=hv- А_вых>0, с hv_мин=Е=hc/λ_кр=А_выхилиλ_кр=hс/А_вых. Для названных металлов v_минрастет 460 до 13 ТГц, сλ_крот 650 до 230 нм, от красного до УФсвета.

Столетов сформулировал три эмпирических закона:

1. Фототок, возникающий при освещении отрицательного электрода светом фиксированной длины волны, пропорционален интенсивности света и площади электрода.

2. Максимальная кинетическая энергия носителей фототока линейно зависит от частоты света и не зависит от его интенсивности.

3. Фотоэффект имеет место, если частота падающего света больше некоторой пороговой частоты  , зависящей только от материала катода. Данная пороговая частота называется красной границей фотоэффекта.