22 Закон Стефана-Больцмана

Энергетическая светимость АЧТ пропорциональна 4^ой степени абсолютной температуры.

где   = 5,7 Вт/(м² К⁴) – постоянная Стефана-Больцмана.

23 Закон смещения Вина

Модель АЧТ – это полость с небольшим отверстием, причем S_пов >> S_отв. Электромагнитные волны, попадающие в отверстие, не могут выйти и после многократного отражения будут поглощены стенками. Т.е. большая часть энергии поглотится и независимо от материала стенок I_вых<<I_вх. Если стенки полости поддерживать при T = const, то из отверстия будет выходить излучение, близкое к излучению АЧТ при данной температуре. Разлагая это излучение в спектр (по λ) и измеряя интенсивность (I) различных участков спектра, можно найти экспериментальный вид функции Кирхгофа.

Видно, что существует максимум излучательной способности, который с увеличением температуры смещается в сторону более коротких волн. Площадь под любой кривой равна энергетической светимости  АЧТ при данной температуре, т.е.  .

Отсюда следует закон смещения Вина: длина волны, на которую приходится максимум излучательнойспособности АЧТ ( ), обратно пропорциональна его абсолютной температуре.

 или  ,

где  b = 2,9 * 10^-3 мК – постоянная Вина.

24 Внешний фотоэффект

Внешний фотоэлектрический эффект (фотоэффект) – это испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения.

Катод (К) освещается светом определенной частоты (υ = const). Выбиваемые электроны под действием электрического поля достигают анода (А) и в цепи течет ток, называемый фототоком (I_ф). Электрическая схема наблюдения фотоэффекта позволяет изменять как величину, так и полярность напряжения между катодом и анодом.

Из вольтамперных характеристик (ВАХ) фотоэффекта видно, что по мере возрастания U фототок растет, т.к. все большее число фотоэлектронов достигают анода. Максимальное значение тока I_H, называется током насыщения. Его величина определяется таким значением напряжения, при котором все электроны, испускаемые катодом в 1 с, за это же время достигнут анода. Т.е.  , где n – число электронов, испускаемых катодом за 1 с.

Видно, что при U=0  фототок не исчезает, т.к. электроны, выбитые светом, обладают некоторой скоростью (а значит и кинетической энергией) и могут достигать анода и без внешнего поля. Чтобы фототок прекратился, необходимо приложить обратное (задерживающее) напряжение U₃. При U=U₃  ни один электрон не может преодолеть задерживающего поля, т.е. энергия этого поля  .

Были установлены три закона фотоэффекта:

1. Закон Столетова: при υ = const число фотоэлектронов, вырываемых в единицу времени, пропорционально интенсивности света, т.е. фототок насыщения пропорционален световому потоку I_H * Ф.

2. Максимальная начальная скорость электронов не зависит от интенсивности, а определяется только частотой света υ.

3. Для каждого вещества существует такая минимальная частота υ₀, ниже которой фотоэффект отсутствует. Эта частота называется красной границей фотоэффекта.