25. Эффект Черенкова,качественное объяснение.

Черенков показал, что при движении релятивистских заряженных частиц в среде с постоянной скоростью v, превышающей фазовую скорость света в этой среде, т. е. при условии v>c/n (n—показатель преломления среды), возникает электромагнитное излучение, названное впоследствии излучением (эффектом) Вавилова — Черенкова. Природа данного излучения, обнаруженного для разнообразных веществ, в том числе и для чистых жидкостей, подробно изучалась С. И. Вавиловым. Он показал, что данное свечение связано с движением свободных электронов сквозь вещество.Согласно электромагнитной теории, заряженная частица (например, электрон) излучает электромагнитные волны лишь при движении с ускорением. это утверждение справедливо только до тех пор, пока скорость заряженной частицы не превышает фазовой скорости с/n электромагнитных волн в среде, в которой частица движется. Если частица обладает скоростью v>c/n, то, даже двигаясь равномерно, она будет излучать электромагнитные волны. Таким образом,электрон, движущийся в прозрачной среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света в данной среде, должен сам излучать свет.Отличительной особенностью излучения Вавилова — Черенкова является его распространение не по всем направлениям, а лишь по направлениям, составляющим острый угол c траекторией частицы, т. е. вдоль образующих конуса, ось которого совпадает с направлением скорости частицы. Определим угол :(189.1)На основе излучения Вавилова — Черенкова разработаны широко используемые экспериментальные методы для регистрация частиц высоких энергий и определения их свойств (направление движения, величина и знак заряда, энергия). Счетчики для регистрации заряженных частиц, в которых используется излучение Вавилова — Черенкова, получили название черенковских счетчиков.

26.Тепловое равновесное излучение. Излучательная и поглощательная способность. Закон Кирхгофа.Законы

излучения абсолютно черного тела.

Свечение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым (температурным) излучением. Тепловое излучение,

являясь самым распространенным в природе, совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул

вещества (т. е. за счет его внутренней энергии) и свойственно всем телам при температуре выше 0 К. При высоких

температурах излучаются короткие (видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, при низких —

преимущественно длинные (инфракрасные).Тепловое излучение —равновесное. пусть нагретое (излучающее) тело

помещено в полость, ограниченную идеально отражающей оболочкой. тело в единицу времени будет поглощать

столько же энергии, сколько и излучать. Если в единицу времени тело больше излучает, чем поглощает (или

наоборот), то температура тела начнет понижаться (или повышаться). В результате будет ослабляться (или

возрастать) количество излучаемой телом энергии, пока, наконец, не установится равновесие. Все другие виды

излучения неравновесны.Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плотность

энергетической светимости (излучательности) тела — мощность излучения с единицы площади поверхности тела в

интервале частот единичной ширины: где d

изл

,dW — энергия электромагнитного излучения,

испускаемого за единицу времени (мощность излучения) с единицы площади поверхности тела в интервале частот от

до +d.Единица спектральной плотности энергетической светимости (R,T) — джоуль на метр в квадрате

(Дж/м2).Записанную формулу можно представить в виде функции длины волны: Так как

c=, то где знак минус указывает на то, что с возрастанием одной из величин (или ) другая

величина убывает. Поэтому в дальнейшем знак минус будем опускать. Таким образом, (197.1).Зная

спектральную плотность энергетической светимости, можно вычислить интегральную энергетическую светимость

(интегральную излучательность) (ее называют просто энергетической светимостью тела), просуммировав по всем

частотам: (197.2)Способность тел поглощать падающее на них излучение характеризуется спектральной

поглощательной способностью показывающей, какая доля энергии поглощается телом. Спектральная

поглощательная способность — величина безразмерная. Величины R,T и А,T зависят от природы тела, его

термодинамической температуры и при этом различаются для излучений с различными частотами. Поэтому эти

величины относят к определенным Т и .Тело, способное поглощать полностью при любой температуре все

падающее на него излучение любой частоты, называется черным. Следовательно, спектральная

поглощательная способность черного тела для всех частот и температур тождественно равна единице

(

1 Ч

, T A). Абсолютно черных тел в природе нет, однако такие тела, как сажа, черный бархат по своим

свойствам близки к ним.Идеальной моделью черного тела является замкнутая полость с небольшим

отверстием О, внутренняя поверхность которой зачернена (рис. 286). Луч света, попавший внутрь такой полости,

испытывает многократные отражения от стенок, в результате чего интенсивность вышедшего излучения оказывается

практически равной нулю. Опыт показывает, что при размере отверстия, меньшего 0,1 диаметра полости, падающее

излучение всех частот полностью поглощается. Закон Кирхгофа:отношение спектральной плотности энергетической

светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; оно является для всех тел

универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры (198.1)Для черного тела

1 Ч

, T A,

поэтому из закона Кирхгофа R,T =r,T. универсальная функция Кирхгофа r,T есть не что иное, как спектральная

плотность энергетической светимости черного тела. И для всех тел отношение спектральной плотности

энергетической светимости к спектральной поглощательной способности =спектральной плотности энергетической

светимости черного тела при той же температуре и частоте.Из закона Кирхгофа спектральная плотность

энергетической светимости любого тела в любой области спектра всегда меньше спектральной плотности

энергетической светимости черного тела. Энергетическая светимость тела (197.2)

(198.2)где — энергетически светимость черного тела (зависит только от

температуры).Излучение, которое закону Кирхгофа не подчиняется, не является тепловым.