24. Энергетическая светимость. Поглощательная способность. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа.

Тепловым излучением называется электромагнитное излучение, обусловленное тепловым движением атомов и молекул вещества, т.е. за счет его внутренней энергии.

Поток энергии, испускаемой единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям, называют энергетической светимостью тела или интегральной плотностью излучения: R_T=Ф/S

Поглощательная способность тела - это отношение поглощенного потока к падающему: а=Ф_погл/ф_пад

Для тела, полностью поглощающего падающее на него излучение всех длин волн при любой температуре, а=1. Такое тело называется абсолютно черным. Тело, для которого поглощательная способность меньше единицы, но одинакова для всех длин волн и зависит только от температуры, материала и состояния поверхности тела, называют серым. Следовательно, для серого тела а<1.

Закон Кирхгофа: Отношение лучеиспускательной способности тела и его поглощательной способности не зависит от материала тела и равняется лучеиспускательной способности абсолютно черного тела, являясь универсальной функцией длины волны и температуры: R/a=f(α,T).

25. Зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны и температуры. Закон смещения Вина.

Длина волны _max, на которую приходится максимум спектральной испускательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре.

_max =b/T , где b=2,9*10^-3 мК - постоянная Вина.

Из экспериментальных кривых зависимости функции спектральной плотности излучения r_λ,T от длины волны λ при различных температурах следует , что распределение энергии в спектре абсолютно черного тела является неравномерным. Все кривые имеют максимум, который с увеличением температуры смещается в сторону более коротких волн.

26. Зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны и температуры. Закон Стефана-Больцмана.

Закон Стефана-Больцмана: Энергетическая светимость /интегральная плотность излучения/ абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени термодинамической температуры: R=δ*T⁴ , где δ – постоянная Стефана-Больцмана.

Для серых тел характер распределения излучения подобен спектру абсолютно черного тела и выражается формулой: R=α_T*δ*T⁴ , где α_T – степень черноты тела, равная отношению суммарных испускательных способностей данного тела и абсолютного черного тела. Зависит от природы тела, состояния его поверхности и от температуры и всегда меньше единицы.

27. Фотоэлектрический эффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Фотоэффект – явление вырывания электронов под действием падающего излучения. Бывает внешним, внутренним и в запирающем слое.

Экспериментально были установлены следующие законы:

1. Величина фототока насыщения прямо пропорциональна световому потоку.

2. Максимальная энергия и скорость вырываемых электронов не зависят от интенсивности света, а являются функцией частоты.

3. Для каждого вещества существует минимальная частота падающего света, при которой фотоэффект происходит (красная граница).

Вольтамперная характеристика при внешнем фотоэффекте:

При U=0 ток отличен от нуля, т.к. часть вырванных электронов самостоятельно достигает анода.

Пологий характер кривых говорит о том, что скорости электронов разные.

Для того, чтобы ток был равен нулю необходимо приложить задерживающее напряжение.

При некотором напряжении ток не меняется (ток насыщения), т.к. все электроны, вырванные с катода в единицу времени, достигают анода.

Квантовое объяснение фотоэффекта дано Эйнштейном, который предположил, что свет не только испускается, но и распространяется и поглощается отдельными порциями, энергия которых: Ɛ=hν

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: hν=А_в+mV²_max/2 , где А_в – работа выхода электронов из металла, mV²_max/2=eU_з – максимальная кинетическая энергия вырывания электронов, ν₀=A_b/h – красная граница фотоэффекта.