ЭКЗ Оптика 3 сем

Перейдем в пространство векторов :

В этом пространстве находится бесконечное количество решений, каждому из которых соответствует точка . Объем элементарного куба приходится такой объем:

Этот же объем приходится на каждое решение волнового уравнения.

Шар такого объема будет содержать все точки принадлежащие решению уравнения:

Так как нас интересуют только положительные :

Для каждого решения существует две независимых поляризации.

Так количество решений

Энергия которая приходится на степень свободы колебания векторов и :

Интегрирование формулы Релея-Ждинса от нуля до бесконечности дает бесконечно большие значения для энергетической светимости абсолютно черного тела. Этот результат назван ультрафиолетовой катастрофы и находится в противоречии в опытом.

Формула Релея-Ждинса основанная на классических представлениях не позволила объяснить закономерности теплового излучения, наблюдаемые на опыте. Она согласуется с экспериментом только в области больших длин волн.

28. Формула Планка

Энергия излучается квантами, с энергией:

Дж с

Дж с

Энергия одного колебания может иметь такие значения энергии:

Вероятность того, что излучится квант именно такой энергии:

Найдем среднее значение испускаемой энергии:

В интервале частот

Испускательная способность абсолютно черного тела:

Вт

м К

Гипотеза Планка об испускании электромагнитного излучения в виде отдельных квантов позволяет получить формулу для испускательной способности абсолютно черного тела согласующуюся с опытом во всем интервале частот. Значение константы и постоянной вычисленных с помощью формулы Планка хорошо совпадают с экспериментальными значениями.

29. Тормозное рентгеновское излучение

Катод нагревается током, начинает излучать электроны. Эти электроны разгоняются и тормозятся на аноде. Заряженная частица, движущаяся с ускорением, излучает. Чем больше напряжение, тем более короткие длины волн будут в излучении.

Тормозным рентгеновским излучением называется излучение, возникающее при быстром торможении электрона в веществе анода.

Существование коротковолновой границы тормозного рентгеновского излучения является одним из доказательств квантовой теории излучения. Значение постоянной планка полученное из коротковолновой границы тормозного излучения, согласуется с другими методами.

30. Явление фотоэффекта. Формула Эйнштейна для фотоэффекта

Опр Фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием света.

Выводы Столетова:

1.Наибольшее действие оказывают ультрафиолетовые лучи

2.Чем больше световой поток, тем больше ток

3.Испускаемые под действием света заряды имеют отрицательный знак

Установка Ленарда:

Вольт-Амперная характеристика при постоянном потоке:

Даже если напряжение не подается, или подается обратное (тормозящее) напряжение меньше затворного напряжения часть выбитых электронов все таки доходит до анода.

з

При достижении определенного значения напряжение все выбитые электроны доходят до анода. Такой максимальный ток называется током насыщения.

В результате экспериментов было установлено, что максимальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности света, а зависит только от его частоты. Увеличение частоты приводит к возрастанию скорости.

Опр Работа выхода - наименьшая энергия которую нужно сообщить электрону, чтобы от покинул вещество.

Чтобы фотоэффект начался необходимо:

Условие фотоэффекта:

Красная граница фотоэффекта - наибольшая длинна волны или наименьшая частота, при которых наблюдается фотоэффект.

С увеличением светового потока увеличивается ток насыщения. Это объясняется тем, что при увеличении светового потока увеличивается количество квантов, выбивающих электроны.

Формула Эйнштейна позволяется описать все закономерности фотоэффекта. Она была подтверждена экспериментально. Значение постоянной Планка определенной в соответствии с этой формулой, совпадает с результатами других методов.

31. Фотоны. Энергия и импульс фотонов. Опыт Боте

Суть опыта Боте: через тонкую диафрагму проходило рентгеновское излучение малой интенсивности и падало на металлическую фольгу. Фольга испускала вторичное излучение, которое улавливалось двумя счетчиками справа и слева. Эти счетчики приводили в действие механизмы, которые ставили штрихи на движущейся ленте. Штрихи оказались расположены случайно, что означает, что фотоны двигались либо к первому счетчику, либо к второму.

Энергия Дж эВ - энергия которую обретает электрон проходя через разность потенциалов 1 вольт.

Фотоны являются частицами света, движущимися со скоростью света. Фотон не имеет массы покоя, но обладает импульсом.

32. Эффект Комптона

Схемы эксперимента Комптона: