15. Тепловое излучение и его характеристики.

Электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии тела и зависящее от температуры и оптических свойств этого тела, называется тепловым излучением.

Характеристики теплового излучения.

Излучаемая телом энергия - , измеряется в джоулях.

Мощность излучения или поток излучения - определяется энергией излучаемой телом в единицу времени, измеряется в ваттах. [Ф]=Дж/с=Вт.

Интегральная излучательность - физическая величина, равная энергии, излучаемой в единицу времени с единичной площади нагретого тела [R_T]=Вт/м². В этом определении имеется в виду полная или интегральная энергия, излученная нагретым телом на всех длинах волн.

- спектральная плотность излучательности это энергия, излучаемая телом с единичной площади, в единицу времени в единичном интервале длин волн вблизи данной длины волны . - зависит от T, и от природы вещества тела.

16.Закон Кирхгофа для равновесного излучения.

Зная можно найти : .

Кирхгоф показал, что отношение спектральной плотности излучательности к спектральной плотности поглощательной способности для данных и T одинаково для всех тел и ровно спектральной плотности излучательности абсолютно черного тела :

(1)

Где – поглощательная способность абсолютно черного тела.

Выражение (1) представляет закон Кирхгофа для теплого излучения. Из (1) видно, чем больше , тем больше , поэтому абсолютно черное тело, должно излучать больше, чем другие тела.

17. Законы излучения абсолютно твердого тела. Противоречивость классической физики. Квантовая физика Планка Абсолютно черное тело.

В се твердые тела в природе условно можно разбить на 3 группы: 1) белые тела ρ=1, а=0 (отражают, но не поглощают). 2) абсолютно черные тела ρ=0, a=1 (поглощают, но не отражают), 3) серые тела 0<ρ<1, 0<a<1 (и поглощают и отражают). [ρ = коэффициент отражения, а – коэффициент поглощения]. Абсолютно черных тел (АЧТ) в природе не существует. Приближена – черная сажа (на 99% поглощает), черная фотобумага (на 95% поглощает.

Квантовая теория Планка. Формула Планка.

Квантовая гипотеза Макса Планка состояла в том, что любая энергия поглощается или испускается только дискретными порциями, которые состоят из целого числа квантов с энергией ε таких, что эта энергия пропорциональна частоте ν с коэффициентом пропорциональности, определённым по формуле:

где h — постоянная Планка.

Планку удалось найти аналитический вид функции r (инд. λТ) (в), в точности соответствующий экспериментаьной кривой. Окончательный вид формулы Планка:

18.Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна.

Фотоэффектом называется электрические явления, которые происходят при освещении светом вещества, а именно: выход электронов из вещ-ва (фотоэлектронная эмиссия), возникновение ЭДС.

Вылет электронов из освещенных тел называют внешним фотоэффектом.

С толетов экспериментально установил, что внешний фотоэффект подчиняется следующим законам:

1.Максимальная скорость вылетающих с поверхности металла электронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

2.Существует предельная длина волны характерного для каждого вещества, выше которого фотоэффект не наблюдается (простая граница Фотоэффекта).

Эти закономерности, наблюдаемые экспериментально, нельзя было объяснить, считая свет волной, в фотоэффекте действует корпускулярная природа света.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Фотоэффектом называется электрические явления, которые происходят при освещении светом вещества, а именно: выход электронов из вещ-ва (фотоэлектронная эмиссия), возникновение ЭДС.

Вылет электронов из освещенных тел называют внешним фотоэффектом.

Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

Согласно Эйнштейну(Э), свет частотой ν не только испускается, как это предлагал Планк, но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых E₀=hν. По Э. каждый квант поглощается только одним электроном(еˉ). поэтому число вырванных фото-еˉ должно быть пропорционально интенсивности света(1 закон фотоэффекта). Безынерционность фотоэффекта объясняется тем, что передача энергии при столкновении фотона с еˉ происходит почти мгновенно. Энергия падающего фотона расходуется на совершение еˉ работы выхода А из металла и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии mV²_max/2. по закону сохранения энергии, h·ν = Авых+ m·V²/2. (1)это уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Согласно урав-ю (1) получаем, что ν₀=А/ h и есть красная граница фотоэффекта для данного металла. Она зависит лишь от работы выхода еˉ т.е. от химической природы вещеста и состояния его поверхности.

Из уравнения (1) непосредственно следует, что максимальная кинетическая энергия (mV²_max /2) возрастает с увеличением частоты падающего света. С уменьшением частоты кинетическая энергия (mV²_max /2) уменьшается и при некоторой частоте она становиться равной нулю и фотоэффект прекращается ( ). Отсюда

,

(2)

- красная граница фотоэффекта (ниже которой фотоэффект не наблюдается), она зависит лишь от работы выхода электрона из металла (то есть от химической природы вещества).