98. Поглощение и рассеяние света.

Т.к. световая волна несет в себе поток энергии, то при прохождении через вещество эта энергия поглощается и переходит в другие формы.

Поглощение света также приводит к нагреву вещества и основную роль в поглощении играют свободные электроны. Относительное ослабление света при прохождении через тонкие слои материала не зависит от исходного светового потока:

Ф = Ф₀ exp(-Kx), где Ф – прошедший через вещество поток; Ф₀ – исходный световой поток, x – толщина слоя вещества; k – коэффициент поглощения, зависящий от вещества и длины волны.

99. Тепловое излучение. Закон Стефана – Больцмана.

Излучение нагретых тел относят к электромагнитным явлениям, энергия которых доставляется на поверхность тела, падающего на него световым потоком в единицу времени; характеризуется потоком теплового излучения и измеряется в Вт.

Поток излучения, испускаемый единицей поверхности – энергетическая светимость; измеряется в [Вт/м²].

Энергия кванта: E = h , где – частота.

Кванты видимого диапазона – фотоны.

Тепловое излучение нагретых тел обычно имеет сплошной спектр, но энерги в кванте распространяется неравномерно и зависит от t° тела.

При низких t°, излучение инфракционное; при средних – видимое; при высоких – ультрафиолетовое.

Тепловое излучение абсолютно твердого тела имеет 3 закономерности:

1. Спектр излучения является сплошным.

2. Светимость сначала растет, достигает max и падает.

3. С ростом t° max спектр излучения смещается в область более коротких волн.

Пример: раскаленное тело сначала красное, затем белое, затем имеет синеватый оттенок.

Зависимость светимости черных тел от t° определяется законом Стефана-Больцмана:

R = GT⁴

Энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна его абсолютной t° в 4-й степени, а - постоянная Стефана-Больцмана. = 5,6 10^-8 .

100. Фотоэлектронный эффект. Закон внешнего фотоэффекта.

При взаимодействии квантов с веществом может происходить вызывание электронов из вещества и явление выравнивания электронов из поверхности тел под действием света, называемое внешним фотоэффектом.

Явление ионизации атомов или молекул под действием света – фотоионизация.

Основное влияние на характер фотоэффекта оказывает энергия квантов и вид материала (проводник, полупроводник, диэлектрик).

Существует некоторая min кванта, при которой фотоэффект прекращается. Основные закономерности установил Столетов:

1. Сила фототоконасыщения (max количество, вырываемых электронами в единицу времени) пропорциональна падающему световому потоку.

I_ф = k Ф, где k – коэффициент чувствительности поверхности материала к свету.

2. Max кинетическая энергия вырванных фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется ее частотой.

101. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Эйнштейн установил качественную взаимосвязь между энергией падающего кванта и энергией вылетающего электрона. Энергия кванта определяется частотой. Поглощение кванта происходит порциями. Е_кин вылетающего электрона:

Е кванта h = A + , где А – работа выхода.

Т.о. энергия поглощаемого кванта расходуется на предотвращение работы выхода и увеличение Е_кин электронов. Если в случае термоэлектронной эмиссии вылетающие электроны приобретают энергию за счет подводимой теплоты, то в случае фотоэффекта эмиссия считается холодной.

Существует некоторая частота, при которой начинает появляться фотоэффект – красная граница. Она определяется работой выхода. Ее величину можно изменить путем приложения внешнего красного поля. Внешний фотоэффект характерен для проводящих материалов, но если использовать ультрафиолетовое излучение , рентгеновское излучение или – излучение, то явление фотоэффекта наблюдается в газах, непроводящих материалах и т.д.