30

Вопрос №1

Волновая теория света(ВТС) была эксперементально подтверждена такими явлениями как интерференция и дифракция. Однако в 1970г. было открыто явление фотоэффекта, которую, с помощью представления света, несмогли объяснить.

Исследования показали, что из пластины вылетают электроны, причём:

а) энергия электрона не зависит от интенсивности света

б) энергия электрона линейно зависит от частоты падающего света

Что должна была дать волновая теория?

1.Если интенсивность света больше, то, т.к. J~E², электроны в веществе излучают бОльшую энергию, которая должна быть тогда зависящей от интенсивности.

2.Энергия электрона должна иметь НЕЛИНЕЙНУЮ зависимость от частоты падающего света. Т.к. энергия колебания определяется их амплетудой, которая в свою очередь, изображается ввиде резонансной кривой.

Макс Планк выдвинул гипотезу о том, что излучение света(а свет излучается атомами) происходит ввиде порций энергии, которые он назвал квантами энергии или ФАТОН.

E = mc²

E = hυ

Свет представляется ввиде потока фотонов, характеристика которых

mc = hυ/c

p=hυ/c

Где m – релетивийская масса.

m = m₀/√(1-v²/c²)

Где m₀ – масса покоя.

Свет имеет двойственную природу – в одних случаях он ведет себя как магнитные волны, в других – как частица.

Как частица:

а) Теплоизлучение

б) Фотоэффект

в) Комптоновский эффект

В природе существуют следующие излучения:

1) Химиэлюмисенсные(излучение возникает в результате химических реакций, происходящих в веществе)

2) Фотоэллюмисенцные(возникает при воздействи на атомы вещества электромагнитных полей)

3) Электроэллюминесценсия(возникает при воздействии на атомы вещества электромагнитных полей)

Эти излучения являются неравновесными т.е. рано или поздно, если не восполнять энергию, излучение прекращается. Однако в природе существует особый вид излучения, который является равновесным, и, кооторый называется тепловымизлучением. Любое тело, будуче нагрето до определённой температуры рано или поздно придёт в равновесие с окружающим его излучением т.е. между излучением и телом происходит обмен энергии(тело отдаёт излучению столько же энергии, сколько от него получает.

T = const

Излучение – особый вид материи, равновесия с окружающей средой(теплопроводность исключается)

Любое тело, которое падает :

1.Поглащает

2.Отражает

3.Излучает

Эта энергия является совокупностью электромагнитных волн всех возможных частот Ньютона.

υ = (υ → ∞)

υ = ℮/λ

ω = 2πυ [υ,ω,λ]

1) Энергетическая светимость – энергия, излучаемая телом во всём частотном диапозоне в единицу времени с единицы поверхности

R_T = ∫r­_υT­ dυ; R_T = ∫r­_λT­ dλ;

2) Спектральная испускаемая способность – это энергия, излучаемая с единицы поверхности тела в единицу времени, в единичном диапозоне.

r­_υT­ = R­_υT­/dυ

dR­_υT – тоже самое в диапозоне частотт от υ до υ + dυ

3) Спектральная поглащательная способность тела

a­_υT = dФ′­_υT/ dФ­_υT

где dФ­_υT – энергия, падающая на тело

dФ­_υT – энергия, поглащенная телом

В общем случаи велечина a­_υT хависит от частоты и температуры тела.

a­_υT меньше 1 – этим обусловлены цвета тел.

Если a­_υT < 1 или независит от частоты, то тело называется серым

Если a­_υT = 1 или весь диапозон частот, то тело называется АбсолютноЧёрным Телом(АЧТ)

a­_υT < 1 – по абсолютной велечине → dυ = (c/λ²)dλ

a­_υT < 1 → r_υT*(c/λ²)dλ = r_υTdλ

II Закон термодинамики:

Невозможны такие процессы, при которых одно тело нагревается засчёт другого тела без вмешательства из вне. Т.е. в среде, в замкнутой системе установливается равновесное состояние. Пусть есть замкнутая оболочка N = const, а внутри помещены несколько тел из разных материалов и разной температурой.

T = const

В системе начнётся обмен энершии между телами, оболочкой и излучением. Через определённое время в теле установиться тепловое(термодинамическое) равновесие, причём чем тело больше поглащает, тем оно больше и излучает.

Кирхгоф установил отношение спектрально испускательной способности к телу его спектрально-поглащательной способности для всех тел одинаковая, независит от вещества и есть

(r_υT/a­_υT)₁ = (r_υT/a­_υT) ₂ = ƒ(υT)

Универсальная функция - это спектрально-излучательная способность АЧТ.

a­_υT = 1

r_υT/a­_υT = r_υT = ƒ(υT)