Поляризация света.

-время одного излучения атома (внутренний процесс). Рис.10.

1. Естественный свет представляет собой совокупность (электромагнитных) элементарных световых волн, излучаемых отдельными атомами источников света.

2. В силу хаотичности этих излучений (отдельными атомами) плоскость колебаний результирующего электрического вектора () с течением времени изменяется в пространстве.

3. Поляризовать свет означает сортировку света по определенному единственному направлению вектора .

4. Делается это с помощью поляризаторов, которые делят световую волну на два потока, в которых лежит в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Из поляризатора выходит та часть световой волны, в которой плоскость колебаний вектора Е совпадает с плоскостью пропускания поляризатора. Данная плоскость является таким же свойством поляризатора, как и другие его свойства (показатель преломления вещества, прозрачность, кристаллическая структура).

Схема получения поляризованного света. Рис.11.

Явления, лежащие в основе работы поляризатора.

1. Явление Брюстера. Рис.12.

При определенном угле падения отраженные и преломленные лучи максимально поляризованы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Открыто Брюстером.

- относительный показатель преломления. .

2. Явление двойного лучепреломления. Рис.13.

Появление необыкновенного луча является следствием анизотропии кристалла: зависимости показателя преломления кристалла от направления распространения луча в кристалле.

Таким свойством обладают прозрачные кристаллы некубической системы (турмалин, кварц).

Оба луча оказываются поляризованными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Явление двойного лучепреломления используется в приборах – призма Никлоя.

h0>hб. При этом имеет место полное внутреннее отражение..

Фотоэффект.

Вырывание светом электронов из вещества.

Рассматривается с позиции квантовой теории света, согласно которой свет испускается, распространяется и поглощается отдельными порциями- квантами (фотонами). Энергия фотона .

По закону сохранения энергии:

- уравнение Эйнштейна для фотоэффекта; -работа выхода электрона из металла;-кинетическая энергия вылетевшего электрона.

Следствия:

1. зависит только от энергии падающего фотона (когдаV<<C).

2. Количество вылетевших электронов зависит от интенсивности падающего света, т.к. каждый электрон вылетает, поглотив энергию одного фотона.

3. Если , тофигня. Граничные условия для фотоэффекта . Иначе фотоэффект не произойдет.

Значение , вытекающее из этого уравнения соответствует наибольшему значению, при котором возможен фотоэффект. Поэтому это значение есть граничное значение (красная граница) фотоэффекта. Т.к. наибольшее значениев спектре излучения света (видимой части) соответсвтует красному, то это граничное значение получило название красной границы фотоэффекта.

Все названные следствия есть теоретическое объяснение экспериментальных значений Столетова.

Тепловое излучение.

Излучение происходит порциями.

Имеет место при любой температуре, отличной от температуры абсолютного нуля.

В спектре излучения нагретого тела наблюдаются практически все длины волн, но максимум излучения приходится в каждом отдельном случае на определенный диапазон длин волн.

Характеристики ТИ.

1. R_T- энергетическая светимость. Энергия, излучаемая с единицы поверхности во времени во всем диапазоне длин волн.

- интегральная характеристика.

2. - испускательная способность (спектральная плоскость энергетической светимости). Энергия, излучаемая с единицы поверхности во времени в узком (единичном) диапазоне длин волн (в определенной области спектра).

- дифференциальная характеристика.

3. - поглощательная способность (коэффициент поглощения). Показывает, какая доля падающей на тело энергии поглощается телом.

Ф - световой поток.

Ф=R_T*S

=Ф’(поглощенный поток энергии)/ Ф(падающий- весь поток энергии)

=1- абсолютно черное тело.

Закон Кирхгофа.

Утверждает, что отношение двух характеристик теплового излучения r и a не зависит от природы тела и является константой для разных тел, взятых при одной и той же температуре.

- испускательная способность

Для абсолютно черного тела

В 1900г. Макс Планк выдвигает гипотезу, что нагретое (холодное) тело испускает (поглощает) отдельными порциями – квантами.

Исходя из этой гипотезы и применив законы статистики Планк рассчитал . Эта формула получила название «функция Планка для теплового излучения».

График ее выглядит: Рис.1.1

Анализ.

1. площадь S, ограниченная кривой графика: .Если подставить в это выражение значение функции Планка, то , где G=5,76*10^-8 Вт/м²К⁴- константа Стефана-Больцмана. Для серого тела:

R_T=GT⁴ - для абс. черного тела. Этот теоретический вывод Планка совпал с ранее полученным экспериментальным законом Стефана-Больцмана.

2. ; =max

Максимум у относится к , показывая, что значение максимально, а не .

- этот теоретический вывод Планка совпал с ранее полученным экспериментальным законом – первым законом Вина, который иначе называется «закон смещения».

b=2,90*10^-3 м*К- первая константа Вина.

3. ; -max. Если подставить ее в формулу функции Планка, получим максимальное значение испускательной способности абсолютно черного тела (=max), которое оказывается прямо пропорционально Т⁵.

_max=С₁Т⁵ - этот теоретический вывод Планка совпал с ранее полученным экспериментальным законом – вторым законом Вина. С₁=1,29*10^-5 Вт/м²К⁵– вторая константа Вина.

ОБЩИЙ ВЫВОД.

Совпадение выводов из теории Планка с экспериментальными законами подтверждает справедливость квантовой гипотезы теплового излучения.

Из анализа всех ранее рассмотренных нами явлений (фотоэффект…) окончательно делаем вывод, что свету (фотону) присуще свойства и волновые и квантовые одновременно.