19. Излучение ачт – Смотрите 20 

20. Излучение ачт гипотеза планка. Объяснение явления теплового излучения

Эта зависимость была установлена эксперементально.

Пытались найти аналитический вид r (инд.λT) (в) как

функцию λ и T. r (индекс λT) = f (λ, T). Заслуживает

внимания соотношение, полученное Релоем и

Джинсом. Они попытались найти аналитический вид

этой функции на основе классической физики и

класической статике, в частности, используя теорему классической физики о равном распределении энергии по степеням свободы. Пусть имеется замкнутая полость с абсолютно отражающими стенками. Если эту полость нагреть, то стенки полости начнут излучать эл-маг волны. Частично излучение будет отражаться, частично поглощаться, так что в полости установится равновесие между излучением и поглощением, т.е. полость будет заполнена эл-маг волнами различной интенсивности, длины и поляризации хаотически распространяющихся по всей полости. Согласно теореме о равном распределении энергии по степеням свободы, энергия каждого электро-магнитного колебания: E=2*(1/2)*kT. Если размеры полости известны, то можно считать, по законам статической физики, число колебаний, а следовательно и излучательную способность (энергию, излучаемую в единицу площади). Эти расчеты привели Релея и Джинса к соотношению: r (индекс λТ) (в) = 2πckTλ(c. –4) – формула Релея-Джинса. Формула хорошо совпадает с экспериментальной зависимостью в области длинных длин волн и резко расходится вобласти коротких длин волн.

Rэ = ∫[0 - ∞] r (идекс λТ) dλ=2ckT ∫[0 - ∞] dλ/λ(c.4)=∞ - ультрафиолетовая катастрофа. С точки зрения классической физики вывод формулы Релея-Джинса является безупречным. Резкое расхождение с опытом означает, что при тепловом излучении проявляются такие закономерности, которые не нашли отражения в классической физике. В 1900 г. Планку удалось найти аналитический вид функции r (инд. λТ) (в), в точности соответствующий экспериментаьной кривой. Он исходит из положений, противоречащих классической физике. Согласно гипотезе Планка, изучение и поглощение энергии телами происходит не в виде непрерывного процесса, а дискретно, порциями, которые он назвал квантами эл-маг излучения. КВАНТЫ локализованы в очень маленьком объеме и распространяются в пространстве подобно частицам. Кроме того, кванты обладают и другими свойствами частиц. Основное свойство – сосредоточенная в них энергия. Энергия квантов определяется из свойства излучения. Согласно Планку, энергия квантов определяется частотой излучения и связана с частотой так – ε=hν; h=6,62*10(c.-34)Дж*с. Поскольку кванты обладают энергией, ε=mc(c.2)=hν; m (индекс p)=hν/с(с.2) (масса кванта или фотона),

Pф=m (инд. ф) * c = hν/c (импульс фотона). Гипотеза Планка противоречит ан. представлениям классической физики, согласно которым такие физические величины как энергия, импульс должны меняться непрерывно => и тепловое излучение должно представлять собой непрерывный поток, но из таких представлений вытекает формула Релея-Джинса, которая резко расходится с экспериментальной кривой в области больших длин волн, т.е. больших частот, где дискретностью принебрегать нельзя. В области больших частот всей энергии теплового возбуждения тела недостаточно, чтобы тело испустило хотя бы один квант такой энергии. Вот почему излучающая способность АЧТ падает до нуля. В этом и заключается объяснение явления теплового излучения и разрешения ультрафиолетовой катастрофы классической физики. На основании своих рассуждений и квантовой статистики квант получ. r (инд. λT) (в) = 2πhc(c.2) *

* (λ(c.-5) / e (c. hc/λkT) – 1) – ФОРМУЛА ПЛАНКА. Она совпадает с экспериментальной зависимостью от длины волны.