- •5.6. Квантовая природа излучения
- •5.97 Закон Кирхгофа____________________________________________
- •5.102 Формула Планка для универсальной функции Кирхгофа____________
- •5.103 Вывод частных формул и законов из формулы Планка________________________
- •5.105 Виды фотоэффекта___________________________________________________________
- •5.106 Принципиальная схема для исследования фотоэффекта_________
- •5.107 Вольт-амперная характеристика фотоэффекта__________________
- •5.108 Законы внешнего фотоэффекта________________________________________________
- •5.109 Уравнение Эйнштейна____________________________________________________
- •5.110 Объяснение законов фотоэффекта на основе квантовой теории (на основе волновой теории не объясняется)____________________________________
- •5.111 «Красная граница» фотоэффекта__________________________________
- •5.112 Линейная зависимость задерживающего потенциала u0 от частоты v______
- •5.6.3. Давление излучения
- •5.113Давление излучения на основе квантовой и волновой теорий______________
- •5.6.4. Эффект комптона
- •5.114 Комптоновский сдвиг___________________________________________________
- •5.115 Интерпретация эффекта Комптона________________________________________
- •5.118 Проявление волновых и корпускулярных свойств света_____________________
5.6. Квантовая природа излучения
5.6.1. ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ОПИСАНИЕ
Тепловое (температурное) излучение
______________________________________________________________________________
Свечение тел, обусловленное нагреванием.
Тепловое излучение равновесно. Если нагретые (излучающие) тела по- местить в полость, ограниченную идеально отражающей оболочкой, то через некоторое время (в результате непрерывного обмена энергией между телами и излучением, заполняющим полость) наступит равновесие, т. е. каждое тело в единицу времени будет поглощать столько же энер- гии, сколько и излучать.
Основные характеристики теплового излучения
______________________________________________________________________
Спектральная плотность энергетической светимости
_______________________________________________________________________________
Энергия, излучаемая с единицы площади поверхности
тела в единицу времени в интервале частот единичной
ширины.
Спектральная поглощательная способность
_____________________________________________________________________________
Показывает, какая доля энергии, приносимой за единицу времени на единицу площади поверхности тела падающими на нее электромагнитными волнами с частотами отV до V + dV, поглощается телом.
Связь между R V, T и R λ , T
_______________________________________________________________________________
(знак минус указывает, что λ уменьшается с возрастанием v).
Энергетическая светимость тела
_______________________________________________________________________________
5.96 Модель черного тела______________________________________________________
Идеальная модель черного тела — замкнутая полость с небольшим отверстиемО, внутренняя поверхность которой зачернена. Луч света, попавший внутрь такой полости, испытывает многократные отражения от стенок, в результате чего интенсивность вышедшего излучения оказывается практически равной нулю. Черное тело — идеализированная модель. Таких тел в природе нет, но, например, сажа, платиновая чернь, черный бархат в определенном интервале частот по своим свойствам близки к черным телам.
5.97 Закон Кирхгофа____________________________________________
Формулировка закона 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.
— универсальная функция Кирхгофа (спектральная плотность энергетической светимости черного тела)]
Объяснение свечения накаленных тел по закону Кирхгофа
Темные места разрисованного фарфора (рисунока) при накаливании излучают сильнее (рисунок б). Согласно закону Кирхгофа, тело, сильнее поглощающее, сильнее и излучает, если сравнение происходит при одинаковой температуре (отдельные части фарфора нагреты до одинаковой температуры).
5.98 Энергетическая светимость тел__________________________________
Энергетическая светимость тела_________________________________________________
Использовали закон Кирхгофа 5.97.
Энергетическая светимость серого тела__________________________________________
Учли, что для серого тела 5.95.
Энергетическая светимость черного тела_________________________________________
Re зависит только от температуры.
!'
1 ;
Экспериментальные кривые зависимости гу т от частоты V и гх т от длины волны X
Экспериментальные кривые подтверждают выводы закона смещения Вина: происходит смещение максимума по мере возрастания температуры в область коротких длин волн (или смещение максимума в область больших частот).
[<ε> = kT — средняя энергия осциллятора с собственной частотой ν, h - постоянная Планка; Т — термодинамическая температура; с — скорость распространения света в вакууме]
Кванты электромагнитного излучения. Фотоны движутся со скоростью света, они не существуют в состоянии покоя, их масса покоя равна нулю.
Основные характеристики фотонов______________________________________________
энергия Эти формулы связывают корпускулярные характеристики фотона—энергию, импульс — с волновой характеристикой излучения — частотой (длиной волны). Таким образом, свет представляет собой единство противоположных видов движения — корпускулярного (квантового и волнового (электромагнитного),т.е. необходимо говорить о двойственной корпускулярно-волновой природе света (о корпускулярно-волновом дуализме).
импульс пускулярного и волнового,
[h = 6,63 • 10 -34 Дж • с — постоянная Планка; с = 3 • 108 м/с — скорость распространения света в вакууме; ν — частота излучения; λ — длина волны излучения в вакууме]
294