3.Законы Стефана-Больцмана и Вина.

Интенсивность

излучения

Т-растет

Если определение длинны волн излучения абсолютно черного тела, то они образовывают непрерывный спектр, т.е. присутствуют все длины волн. Форма спектроизлучения для нескольких равновесных температур каждая из кривых имеет свое λ_мах, значит ĵ уменьшается при увеличении температуры-ур. Таким образом тело испускающее яркий желтый свет горячее тускло-красного тела. Энергия излучения абсолютно черного тела распределена неравномерно по его спектру. Абсолютное тело почти не излучает в области очень малых и очень больших частот. Полное количество измерения растет с повышением температуры, по закону Стефана-Больцмана, ĵ утверждает, что энергическая светимость абсолютно черного тела пропорционально четвертой степени его абсолютной температуры.

R_э=δТ⁴, δ=5,67*10^-8 Вт/м²*К⁴-постоянная Стефана-Больцмана.

Значение λ_махменяется в зависимости от равновесной температуры, в соответствии с законом Вина: λ_мах=b/T^*, где b=2,9*10^-3мкК.

Хотя многие нагретые тела и отличаются от абсолютно черного тела излучают они практически как абсолютно черные тела.

4. Крушение классической теории излучения.

Было сделано много попыток объяснить форму излучений абсолютно черного тела в рамках классической электромагнитной теории.

Две из таких попыток принадлежащие Вину и лорду Релею. Методом термодинамики удалось получить формулу Вина: Zυ = υ³φ(υ/T), где φ((υ/T), неизв. функцию отклонения.

На основе законов термодинамики и законов классической статической физики с распределением по свободно была получена формула Релея-Джинса: Zυ=2πυ²/с²*kT

Сравнение предсказаний разрабатывали теорией с экспериментальным спектром.

Релея-Джинса

Вин

Кривая Вина расположена в длинно-волновой области. А кривая Релея только в этой области согласно с опытом. Из формулы Релея-Джинса следует, что при любой температуре светимость абсолютно черного тела и плотность энергии равновесного излучения бесконечной величины. Этот результат получил образное название ультрафиолетовой катастрофы.Таким образом классическая теория оказалась не в состоянии объяснить форму спектра излучения абсолютно черного тела.

№5 Квантовая теория Планка.

В 1900 Планк попытался осуществить, то что не удалось Вину то есть объяснить формулу спектра излучения абсолютного чёрного тела для всех

Гипотеза Планка: Обмен энергии нагретого тела происходит порциями (квантами), при этом количество энергии кванта

Дж с – постоянная Планка.

Т.к. - мало, то в кванте заключается мало энергии.

Все физические процессы протекают непрерывно (есть квантовая природа излучения).

Идеей Планка воспользовался Эйнштейн. Эйнштейн постулировал: Всё электромагнитные излучения имеют квантовый характер.

Идея Планка получила признание.

№6 Фотоэлектрический эффект.

Генрих Герц – первооткрыватель электромагнитных волн.

При освещении ультрафиолетом цинковая пластинка приобретает положительный заряд.

Внешний фотоэлектрический эффект – явления выбивание электронов из вещества светом.

Внутренний фотоэлектрический эффект – перераспределение электронов по энергетическим состояниям в веществе (полупроводники и диэлектрики).

Герц обнародовал явление первого убеждения корпускулярной природы света.

– max кинетическая энергия фотоэлектрона.

Законы внешнего фотоэффекта:

1. Количество фотоэлектронов должно быть равно количеству падающих квантов (закон Столетова).

2. Для фотокатодов, скорость начальная максимальная зависит от скорости света и не зависит от его интенсивности.

3. Для каждого фотокатода существует красная граница внешнего фотоэффекта, то есть минимальная скорость света при которой возможен фотоэффект. (скорость зависит от материала фотокатода и состояние его поверхности)

Уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

Энергия кванта ( ), падающего на вещество, расходуется на работу выхода из вещества и на сообщения электрону кинетической энергии.

№7 Эффект Комптона.

В классической электродинамике известно что свет переносящий энергию должен обладать импульсом: .Следовательно,световой квант с энергией равной : или .Эйнштейн предсказал что фотоны будут вести себя подобно матер.частица с импульсом.И если для выбивания электрона необходимо чтобы фотон взаимодейств. только с этим электроном то должен наблюдаться процесс рассеиванияв котором фотон и электрон взаимодействуют подобно двум сталкивающимся шарам. В 1924 г. амер. физик Комптон продемонстрировал такой процесс.

- энергия покоя ( 0.511 МэВ)

- импульс

1. - закон сохранения энергии

2. 

3. 

4. 

5. - эффект Комптона

- комптоновская длина волны, которая равна м.

Комптон измерил величину в зависимости от угла для нескольких различных длин волн падающих фотонов и получил результат согласующийся с формулой (5).Тем самым продемонстрировав что фотоны ведут себя подобно частицам не только в фотоэффекте но и в процессе рассеивания. За эти процессы Комптон был удостоен Нобелевской премии.

8. Корпускулярно-волновой дуализм. Длина волны де Бройля.

Если бы в первых экспериментах со светом были обнаружены эффект Комптона и фотоэф.,то все были бы убеждены,что свет представл.собой поток фотонов и интерф.картину от двух щелей должна была вызвать удивление.Закрыв щель В,получимраспред.интенсивности,соотв.одной щели А.Если открыта только В,топохожая,но сдвинутая картина.Обе щели открыты-интенсивность света не будет суммой распред.,обусловленной каждой щели в отдельности.Возник.интерфер. картина Юнга.Приходим к парадоксу:свет обладает св-вами,характерными для волн и частиц.В 1927г.благодаря обнаружению волновых св-в у электрона,парадокс стал еще более значител.В действит.еще за 3 года до этого Луи де Бройль в своей диссертации предположил,что наряду с корпускулярным поведением волн должно обнаруживаться и волн.повед.частиц.Чтобыопис. волну,необходимо задать ее длину.Импульс фотона связан с его длиной волны соотнош.: p=E/c=hν/c=h/λ.Обычно импульс выражается через волновое число k: k=2π/λ. p=h/λ=h2π/2πλ=hk/2π. Величина: Ћ=h/2π. Соотнош.де Бройля: p=Ћk. Де Бройль предположил,что точно тем же соотнош.должнаопис.λ,отвеч.движ.частиц в-ва: λ=h/p. В то время гипотеза де Бройля выглядела безумной,3 года спустя эксперимент подтвердил эту гипотезу.Такиечастицы,как электроны представл.собой в одно и тоже вр.и частицы и волны.