1. Фотоны. Масса и импульс фотона. Тепловое излучение. Виды излучения. Равновесное излучение. Основные характеристики теплового излучения. Закон Кирхгофа.

Свет представляет собой поток частиц, которые называются фотонами. Каждый фотон несет энергию E = h*υ, где h = 6,62*10^(-34) Дж*с – постоянная Планка; Из теории Эйнштейна: E = mc^2 m = m0/sqrt(1-V^2/c^2) – масса фотона (в движении) m0 = 0 – масса покоя фотона фотон существует только в движении; Pф = mф*c = h*υ/c – импульс фотона Свет испускается, распространяется и поглощается порциями (квантами), кратными величине h*υ

h*υ = Aвых + m(электрона)*Vmax^2/2 – энергия, которую несет фотон, при попадании его на вещество расходуется на работу выхода электрона из метала и сообщает ему кинетическую энергию Виды излучений: - хемилюминесценция (энергия излучения появляется в результате химической реакции) - электролюминесценция (энергия излучения появляется из электрического поля) - фотолюминесценция (энергия излучения получается при освещении вещества другими источниками света) эти излучения не равновесны – при прекращении действия причины излучение прекращается рано или поздно. Тепловое излучение – равновесное, т е рано или поздно в системе с нагретым телом установится равновесие – энергия полученная телом от излучения равна энергии полученной излучением от тела. Основные характеристики теплового излучения: Энергетическая светимость (интегральная излучательная способность) R(с индексом T) = ИНТЕГРАЛ (от 0 до бескон.) [r(c индексом υ,T)*dυ] = ИНТЕГРАЛ (от 0 до бескон.) [r(c индексом λ,T)*dλ], где r(c индексом υ,T) {r(c индексом λ,T)} – энергия, излучаемая в единицу времени с единицы поверхности тела, имеющего температуру Т в ед. диапазоне частот {длин волн} R(с индексом Т) - энергия, излучаемая в единицу времени с единицы поверхности тела, имеющего температуру Т во всем диапазоне частот {длин волн}. Спектральная излучательная способность тела r(c индексом υ,T) = dR(с индексом υ,T)/dυ r(c индексом λ,T) = dR(с индексом λ,T)/dλ Спектральная поглощательная способность тела (определяется материалом тела и его температурой)

a(с индексом υ,T) = dФ’(от υ, υ+d*υ)/ dФ(от υ, υ+d*υ), где Ф – падающее излучение, Ф’ – поглощенное излучение Закон Кирхгофа: II з-н термодинамики: невозможен такой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому. Кирхгоф показал, что отношения спектрально-излучательной способности тела к его спектрально-поглощательной способности не зависит от свойств материала, из которого сделано это тело. (r(c индексом υ,T)/ a(с индексом υ,T) = f(υ,T) )

2.Законы излучения абсолютно черного тела: закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Формула Релея-Джинса. Гипотеза и формула Планка.

Закон Стефана-Больцмана: R(с индексом Т) = σ*Т^4, где σ = 5,67*10^-8 [Вт/м^2*K^2] – постоянная Больцмана Закон смещения Вина: λ(max) = b/T – длина волны, на которую приходится максимальная энергия излучения

b = 2,9*10^-3 [м*K] Формула Релея-Джинса: совпадает с экспериментом только в области больших длин волн ε (c индексом λ,Т) = 2πскТ/λ^4 Гипотеза и формула Планка: Планк выдвинул гипотезу о том, что свет испускается, распространяется и поглощается виде квантов энергии – фотонов, причем энергия фотонов может быть только кратна величине h*υ. Эти фотоны излучаются осцилляторами – колеблющимися заряженными частицами. ε (c индексом λ,Т) = 2πhc^2/λ^5 * 1/exp(hc/λ*kT) – 1 ε (c индексом υ,Т) = 2πhυ^3/c^2 * 1/exp(h*υ/kT) – 1 формулы полностью соответствуют экспериментальным данным (переход r(c индексом λ,T)= r(c индексом υ,T) υ^2/c)