51. Тепловое излучение. Черное тело.

Абсолютно чёрное тело — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.

Наиболее чёрные реальные вещества, например, сажа, поглощают до 99 % падающего излучения (то есть имеют альбедо, равное 0,01) в видимом диапазоне длин волн, однако инфракрасное излучение поглощается ими значительно хуже.

Тепловое излучение — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии.

Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.

Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.

Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции). Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.

52. Распределение энергии в спектре излучения.

Спектральный состав излучения изображается чаще всего графически, в виде кривой спектрального распределения энергии, которую для краткости называют иногда спектром. Такое распределение спектральной плотности потока излучения имеет в науке о цвете наименование спектрального распределения энергии цветового стимула, а сам поток излучения называют просто цветовым стимулом. От рассчитанной спектральной кривой в произвольных единицах легко, конечно, перейти к кривой спектрального распределения энергии в абсолютных единицах, если точно известна излучающая площадь калибрируемой лампы. Разнообразные акустические процессы объединяет то, что для их протекания требуется акустическая энергия с определенным спектральным распределением энергии.

Закон Стефана - Больцмана касается лишь интенсивности интегрального излучения черного тела и ничего не говорит относительно спектрального распределения энергии. Полный излучатель, называемый также абсолютно черным телом или излучателем Планка, является идеальным тепловым излучателем, спектральное распределение энергии которого зависит только от его температуры. 

53. Квантовая гипотеза Планка. Квантовая природа света.

Квантовая природа света

Квантовая природа света объясняет и такое новое явление, как фотоэффект, а также химическое действие света, играющее большую роль в жизни природы. Фотону, вырывающему электрон из металла, нужно затратить работу на отрыв электрона из поля ядра атома, затем на преодоление сил связи, возникающих на поверхности металла, и, наконец, для придания скорости вылетевшему электрону. Как известно, только в специально поставленных опытах квант света отрывает электрон от ядра атома, в обычном же фотоэффекте, электроны давно обобществлены в полосах проводимости металла и обладают большим запасом кинетической энергии. Добавочная энергия фотона требуется, чтобы совершить работу выхода и дать ускорение электрону. Поэтому красная граница фотоэффекта зависит от природы поверхности металла фотоэлемента.

Гипотеза Планка — гипотеза, выдвинутая 14 декабря 1900 года Максом Планком и заключающаяся в том, что при тепловом излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Каждая такая порция-квант имеет энергию , пропорциональной частоте ν излучения:

где h или — коэффициент пропорциональности, названный впоследствии постоянной Планка. На основе этой гипотезы он предложил теоретический вывод соотношения между температурой тела и испускаемым этим телом излучением — формулу Планка. Позднее гипотеза Планка была подтверждена экспериментально. Выдвижение этой гипотезы считается моментом рождения квантовой механики.