22.Жылулық сәуле заңдары. Стефан-Больцман заңы. Виннің ығысу заңы

Жылулық сәуле шығару – бұл қыздырылған дененің шығарған жарығы. Күннің жарығы, майшамның жалына, қыздыру лампасының жарығы, электр доғасы, адам денесінің инфрақызыл сәулесі. Жылу шығару заттың агрегаттық күйіне және химиялық қасиеттеріне байланысты.

Жылулық сәулелену құбылысы тек қызған денелерде ғана емес, салқын денелерде де орын алады. Эксперименттік зерттеулер денелер өздерінен сәуле шығарып қана қоймай, оларды жұта алатынын көрсетті. Оны көптеген тәжірибелер растайды. Мысалы, параболоидтік айнаға вольфрамнан жасалған спираль қылын орнатып, оны электр тогымен инфрақызыл сәуле шығаратындай етіп қыздырайық. Оған қарама-қарсы қойылған екінші айнаның фокусына қара түске боялған құрғақ мақтаны іліп қойсақ, ол белгілі бір уақыттан кейін өз-өзінен тұтанып жана бастайды. Бұдан денелердің жылулыұ электромагниттік сәулелерді шығарып қана қоймай, оларды жұта алатынын көреміз. Ал қара түсті денелер сәулелерді басқа түсті денелерге қарағанда көбірек жұтады.

Өзіне түскен әртүрлі жиіліктегі сәулелердің энергиясын толықжұтып алатын денені абсолют қара дейміз. Абсолют қара дененің сәуле жұтқыштық коэффиценті 1-ге тең. Табиғатта өзіне түскен сіуле ағынын толығымен жұтып алатын дене кездеспейді. Өзінің оптикалыққасиеті жағынан абсолют қара денеге жақындайтындар қара күйе, қара бархыт және қарайтылғанплатина. Физикада абсолют қара дене моделі ретінде сыртқы беті сәуле ағынан өткізбейтін, ал ішкі беті өзіне түскен сәуленің біраз бөлігін сіңіріп алатын кішкене тесігі бар қуыс дене алынады.

1879 жылы австриялық физик Стефан тәжірибелерінің нәтижелерін зерделей отырып, 1884 жылы А.Больцман абсолют қара дененің интегралды энергетикалық жарқырауы абсолют температураның төртінші дәрежесіне тура пропорционал екенін анықтады.

, – Стефан-Больцман тұрақтысы.

– абсолют қара дененің интегралдық энергетикалық жарқырауы тек температураға тәуелді. абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауының спектрлік тығыздығы жиілікке тәуелді. абсолют қара дененің сәулелену спектрінде энергияның таралуы біркелкі емес.

Винн абсолют қара дененің сәулелену қабілетінің максимумы сәйкес келетін жиіліктің температураға тәуелділігін тағайындады.

, – Винн тұрақтысы.

23. Фотоэлектрлік эффект, оның заңдары . Түскен жарық ықпалынан кейбір металдардан электрондар бөлініп шыгады.Бұл құбылысты сыртқы фотоэффект, ал осылайша алынған электрондарды фотоэлектрондар деп атайды. Сыртқы фотоэффект құбылысын Столетов толық зерттеген. Бұл құбылыстың заңдылықтарында жарықтың кванттық қасиеттері айқындала түседі. Ауасы шығарылған шыны түтік ішіне катод пен анод орнатылған. Бұлардың арасына потенциометрмен реттелетін потенциалдар айырымы беріледі, ол вольметрмен өлшенеді. Бір біріне қарама қарсы қосылған екі аккумулятор батареясы потенциометр жәрдемімен кернеудің шамасы мен таңбасын өзгертуге мүмкіндік береді. Катод пен анод арасында өтетін ток күші гальванометрмен өлшенеді.Түтік бүйіріндегі терезеден катодқа жарық түсіруге болады.Егер катод жарықтандырылмаған болса, катод пен анод арасында ток болмайды. Жарықтандырылған кезде электр тогы байқалады, ол фототок деп аталады. болған жағдайда жарық әсерінен катодтан бөлініп шыққан фотоэлектрондардың бәрі тізбек арқылы өтеді. болған жағдайда фотоэлектрондардың бірде біреуі анодқа жетпейді, фототок нөлге айналады. U=0 болған жағдайда катодтан анодқа қарай бағытталған электрондар ағыны болады. Бұдан катодтан шығарылатын электрондар катод бетінен қайсыбір жылдамдықпен ұшыпшығады, соның арқасында бұлардың анодқа жете алатындығы көрінеді.Сыртқы фотоэффект заңдары:

1. Жарық жиілігі тұрақты болғанда катод бетінен уақыт бірлігінде жұлынып шығарылатын электрон саны жарық интенсивтігіне тура пропорционал болады.

2. Фотоэффекті катодтың берілген затына тән және фотоэффектің қызыл шекарасы деп аталатын қайсыбір жиіліктен жиілігі төмен емес жарық қана тудыруы мүмкін.

3. Катод бетінен 0-ден бастап ға дейінгі энергиялары бар электрондар бөлініп шығады.

24.Фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуінің энергетикалық мағынасын түсіндіріңіз . Жарықталынған метал бетінен бөлініп шыққан фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы мына Эйнштейн теңдеуімен анықталады.mv²\2=hv-A. Мұндағы м электронның массасы,в оның бетінен шыққан кездегі жылдамдығы, hv фотон энергиясы,А фотоэлектрондарды метал бетінен бөліп шығару жұмысы.Егер hv=А болған жағдайда фотоэффект құбылысы байқалмайды.Жарықтың v=А\h тербеліс жиілігі фотоэффектінің қызыл шекарасына дал келеді.Эйнштейн теңдеуі фотоэффектінің барлық тәжірибелік заңдарын түсіндіріп бере алады.Эйнштейн бойынша бір кванттың энергиясын бір электрон жұтады, сондықтан металдан ұшып шыққан фотоэлектрондардың саны метал бетіне түскен квант санына яғни жарықтың интенсивтігіне пропорционал болуы керек.Эйнштейн теңдеуінен фотоэффект құбылыс байқау үшін түскен кванттың энергиясы ең аз дегенде электронды металдан жұлып шығаруға жетуі тиіс, яғни оның ең аз мәні шығу жұмысына тең болуы керек. v=А\h фотоэффектінің қызыл шекарасын береді.Және фотоэффекті түсіндіру үшін Эйнштейн мынадай ұйғарым жасады (1905 ж): жарық толқынының энергия ағыны үздіксіз емес, ол квант немесе фотон деп аталатын энергияның дискреттік үлестерінің ағыны болып табылады.Жиілігі  жарыққа сәйкес келетін фотон энергиясы (9.34) болады, мұндағы =1,0510^-34Джс. Энергияның сақталу заңы орындалады, оны мына түрде жазуға болады , (9.57)

мұндағы - электронның металл көлемінде ұстап тұратын күшті жеңіп және көлем аумағынан шыққан кездегі ең үлкен кинетикалық энергиясы; А - шығу жұмысы (электронды металл көлемінде ұстап тұратын күштерді жеңу үшін электронның атқарған жұмысы). (9.57) қатысы фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуі деп аталады.