ЭКЗ Оптика 3 сем
.pdf
Опр Угол падения для которого |
называется углом Брюстера. |
Зависимость угла при котором наблюдается линейная поляризация отраженной волны от отношения показателей преломления диэлектрика, называют законом Брустера.
Бр
При угле падения Брюстера, электроны колеблются так, чтобы отраженная волна не возникала.
23. Тепловое излучение и люминесценция. Испускательная и поглощательная способности тела
Опр Тепловым излучением называется электромагнитное излучение испускаемое телами за счет их внутренней энергии.
Опр Излучение за счет любого вида энергии, кроме внутренней, называется люминесценцией.
Излучение испускаемое за счет реакции химических превращений, называется хемилюминесценцией. Свечение твердых тел, вызываемое бомбардировкой их электронами, называется катодолюминесценцией.
Свечение, вызываемое поглощенным светом, называется фотолюминесценция.
Если распределение энергии между телом и излучением остается неизменным для каждой длинны волны то состояние системы телоизлучение будет равновесным. Опыт показывает, что единственным излучением, способным находиться в равновесии с излучаемым телом является тепловое излучение. Это обусловлено тем, что его интенсивность увеличивается с ростом температуры.
Опр Потоком энергии через поверхность называют количество энергии которое проходит через эту поверхность в единицу времени.
Опр Энергетической светимостью тела |
называется поток энергии |
испускаемый единицей поверхности излучающего тела по всем |
|
направлениям в пределах телесного угла |
(верхняя полуплоскость сферы) |
Испускаемое излучение состоит из различных частот. Для полосы частот
:
Величина называется испускательной способностью тела, которая тоже является функцией частоты и температуры.
Так же можно использовать интервал |
|
, если помнить, что |
|
|
|
Опр Величина |
называется поглощательной способностью тела. |
Опр Абсолютно черным телом называется тело которое полностью
поглощает упавшее на него излучение всех частот ( |
). |
|
Тело для которого |
называется серым. |
|
24. Закон Киргхофа. Излучение абсолютно черного тела
Рассмотрим замкнутую полость , в которую поместим три тела разной формы изготовленное из разным материалов. Если некоторое тело обладает большей испускательной способностью, то оно обязано иметь большую поглощательную способность, чтобы сохранялось равновесие.
Закон Кирхгофа:
Отношение испускательной и поглощательной способности не зависит от природы тела, оно является универсальной функцией частоты и температуры.
Если мы подставим в закон Кирхгофа абсолютно черное тело, знаменатель превратится в единицу. Тогда можно сказать, что универсальная функция
представляет собой испускательную способность абсолютно черного
тела.
Энергетическая светимость абсолютно черного тела становится больше с увеличением температуры, и максимум испускательной способности с увеличением температуры в сторону более коротких волн.
25. Равновесная плотность энергии излучения
В интервале |
: |
Из термодинамических соображений вытекает, что плотность энергии излучения, находящегося в равновесии с излучающим телом, зависит только от температуры и не зависит от свойств тела.
Для доказательства этого уравнения рассмотрим два сосуда, с вакуумом, соединенных трубкой. Трубка перекрыта.
температуры в сосудах равны
Когда равновесие наступило откроем трубку. Так как плотность энергии зависит от температуры . Предположим, что это не так. Тогда энергия будет перетекать из одной полости в другую. Это приведет к тому, что температура во втором резервуаре вырастет, это противоречит второму началу термодинамики. Значит, плотности энергий должны быть равны, а значит зависеть только от температуры.
Если волны распространяются в одном направлении:
плотность потока
В нашем случае излучение распространяется во всех направлениях:
телесный угол
Итого поток, посылаемый площадкой |
во всех направлениях: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина
Закон Стефена-Больцмана:
Энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени температуры.
где |
Вт |
- постоянная Стефана-Больцмана |
|
м К |
|||
|
|
Критерий Вина:
Значит есть такие и , такие что:
м К
Это и есть критерий Вина.
!27. Электромагнитные стоячие волны внутри полости. Формула Релея-Джинса
Рассмотрим два зеркала, направленных друг к другу. Между зеркалами находится электромагнитная волна.
Решением уравнения является:
Поле между зеркалами находится в состоянии стоячих волн.
Число определяет количество пучностей умещающихся между зеркалами.
В трехмерном случае рассмотрим куб со стороной :