Закон Стефана – Больцмана

Австрийский физик Стефан Анализируя экспериментальные данные и Больцман применяя термодинамический метод, установили зависимость электрической светимости R от T

R_Т = σ*Т⁴

Энергетическая светимость пропорциональна четвертой степени температуры, где

σ = 5,67*10^-8 Вт/( м²*R⁴) – постоянная Стефана- Больцмана.

Вин опираясь на законы термодинамики и электродинамики установил, что MAX излучательной способности и абсолютная температура связаны

Соотношением: - закон смещения Вина.

Длина волны , соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости чёрного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре.

где b^I - это 2,9 *10 ^-3 м*К –

постоянная Вина

С помощью этого закона можно объяснить распределение энергии в спектре абсолютно чёрного тела.

Закон смещения Вина

С увеличением температуры MAX излучательной способности смещается в сторону коротких длин волн.

II закон Вина

Максимальное значение спектральной плотности, электрической светимости абсолютно чёрного тела пропорционально пятой степени температуры.

, где b^I = 1.29 *10^-5 Вт / ( м³*K)

Ф ормулы Рэлея Джинса и Планка

Формула Рэлея Джинса имеет вид:

Квантовая Гипотеза Планка

Ф ормула Планка

Получение из формулы Планка частных законов теплового излучения

Формула Рэлея—Джинса

Закон смещения Вина

Закон Стефана—Больцмана

Частные законы излучения как следствия

формулы Планка

Температура: Радиационная, цветовая, яркостная

Оптическая пирометрия

Методы измерения высоких температур, использующие зависимость спектральной плотности

энергетической светимости или энергетической светимости тел от температуры.

Пирометры

Приборы для измерения температуры нагретых тел по интенсивности их теплового излучения в оптическом диапазоне спектра.

Различают радиационную, цветовую и яркостную температуры – в зависимости от используемого для измерения закона теплового излучения.

Радиационная температура

Такая температура черного тела, при которой его энергетическая совместимость R_e равна энергетической совместимости исследуемого тела.

Согласно закону Стефана – Больцмана,

Т_р всегда меньше Т. Пусть тело является серым:

Так как А_т < 1, то Т_р < Т.

Цветовая температура

Для серых тел R_λ,Т, где А_т = соnst < 1. Поэтому распределение энергии в спектре излучения серого тела такое же, как и в спектре черного тела (при той же температуре). К серому телу тогда можно применить закон смещения Вина. Зная λ_max, соответствующую максимальному R_λ,Т исследуемого тела, можно определить цветовую температуру:

Для серых тел Т_ц = Т.

Яркостная температура

Такая температура черного тела, при которой для определенной температуры r_λ,Тя = R_λ,Т, где Т – истинная температура тела. По закону Кирхгофа для исследуемого тела при длине волны λ

или

Так как для нечерных тел А < 1, то r_λ,Тя < r_λ,Т и Т_я < Т.

Фотоэффект. Законы фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна.

Гипотеза Планка, объяснившая задачу теплового излучения чёрного тела, получила подтверждение и дальнейшее развитие при объяснении фотоэффекта. ( Различают внешний, внутренний вентильный фотоэффект)

Внешний фотоэффект – испускание электронов под действием света.

Фотоэффект обнаружен Г.Герцем (1887г.)

Фундаментальные исследования проведены русским ученым Столетовым.

Он установил :

1. Наиболее эффективное действие оказывает ультрафиолетовое излучение.

2. Под действием света вещество теряет только отрицательные заряды.

3. Сила тока, возникающая под действием света прямопропорционально его интенсивности.

Схема для исследования фотоэффекта