КВАНТОВАЯ ОПТИКА ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Скачать презентацию КВАНТОВАЯ ОПТИКА   ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Скачать презентацию КВАНТОВАЯ ОПТИКА ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

КВАНТ.ОПТ._2014 АСФ.ppt

  • Количество слайдов: 16

>  КВАНТОВАЯ ОПТИКА   ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ  Тепловым излучением называется электромагнитное излучение КВАНТОВАЯ ОПТИКА ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Тепловым излучением называется электромагнитное излучение атомов и молекул вещества, обусловленное их тепловым движением. Тепловое излучение может быть равновесным. Это состояние системы, при котором распределение энергии между излучением и веществом не меняется со временем. При тепловом излучении равновесное состояние устанавливается автоматически.

> ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОГО   ИЗЛУЧЕНИЯ 1) Температура – мера средней кинетической энергии теплового ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1) Температура – мера средней кинетической энергии теплового движения молекул. 2) Энергетический поток – энергия, излучаемая в единицу времени всей поверхностью тела во всем диапазоне длин волн (частот): [ Фэ] =Дж/с = Вт 3) Энергетическая светимость – энергия, излучаемая в единицу времени единицей поверхности тела во всем диапазоне длин волн (частот) [Rэ]=Вт/м 2

>4) Испускательная способность тела (спектральная плотность энергетической светимости) – энергия, испускаемая в единицу времени 4) Испускательная способность тела (спектральная плотность энергетической светимости) – энергия, испускаемая в единицу времени с единицы площади в единичном интервале длин волн (частот) из области от λ до λ+dλ: 5) поглощательная способность – отношение поглощенной энергии к полной энергии, падающей на тело в области данных длин волн (частот). , или

>  ЗАКОН КИРХГОФА  Для абсолютно черного тела:  Сажа:   ЗАКОН КИРХГОФА Для абсолютно черного тела: Сажа: модель абсолютно чёрного тела Отношение испускательной способности тела к его поглощательной способности есть одинаковая для всех тел функция длины волны и температуры, равная испускательной способности абсолютно чёрного тела.

> СЛЕДСТВИЯ ИЗ ЗАКОНА КИРХГОФА: 1) тела, больше излучающие энергию, больше её и СЛЕДСТВИЯ ИЗ ЗАКОНА КИРХГОФА: 1) тела, больше излучающие энергию, больше её и поглощают; 2) какие длины волн тело больше излучает, такие оно больше и поглощает; 3) (*) aλT – показывает, какую долю излучения черного тела испускает данное тело, поэтому aλT называют коэффициентом излучения; 4) из формулы (*) следует, что если известна функция Кирхгофа, то можно рассчитать испускательную способность любого тела.

>  ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Экспериментально полученные кривые функции Кирхгофа для разных температур имеют ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Экспериментально полученные кривые функции Кирхгофа для разных температур имеют вид:

>1) Закон Стефана – Больцмана   - для серого тела, k<1.  2) 1) Закон Стефана – Больцмана - для серого тела, k<1. 2) I закон Вина – закон смещения Вина 3) II закон Вина

> УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ КАТАСТРОФА Рэлей и Джинс исследовали тепловое излучение, применив к нему закон о УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ КАТАСТРОФА Рэлей и Джинс исследовали тепловое излучение, применив к нему закон о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Они получили: , откуда следует: Расхождение теоретических результатов с опытными в области коротких длин волн получило название « ультрафиолетовой катастрофы » . Она свидетельствовала о том, что законы классической физики не применимы к излучению в области коротких длин волн.

>   Гипотеза и формула ПЛАНКА Планк предположил, что излучение испускается телами не Гипотеза и формула ПЛАНКА Планк предположил, что излучение испускается телами не непрерывно, а в виде определенных порций. Энергия каждой порции равна hν: Из формулы Планка можно получить все 3 экспериментально установленные законы теплового излучения, и она хорошо согласуется с экспериментальной функцией Кирхгофа в области всех длин волн.

>   ФОТОЭФФЕКТ Фотоэффектом называется явление освобождения электронов из атомов вещества под действием ФОТОЭФФЕКТ Фотоэффектом называется явление освобождения электронов из атомов вещества под действием света. ВИДЫ ФОТОЭФФЕКТА 1) Внешний фотоэффект: выбивание электронов из металла под действием света. 2)Внутренний фотоэффект: освобождение электронов из атомов диэлектриков и полупроводников под действием света. Электроны переходят из связанного в свободное состояние (переходят из валентной зоны в зону проводимости) и увеличивают проводимость вещества. 3) Вентильный или фотогальванический фотоэффект возникает при освещении светом контакта металла и полупроводника или двух полупроводников с разным типом проводимости. Он приводит к непосредственному превращению энергии света в электрическую энергию.

> ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОТОЭФФЕКТА       Uз – запирающее напряжение ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОТОЭФФЕКТА Uз – запирающее напряжение При UH число электронов, вырванных в единицу времени из катода равно числу электронов, достигающих анода в единицу времени. Если на анод подать отрицательный потенциал, то электроны будут отталкиваться от анода.

> Гипотеза Эйнштейна. Уравнение Эйнштейна.  Свет не только излучается и поглощается порциями с Гипотеза Эйнштейна. Уравнение Эйнштейна. Свет не только излучается и поглощается порциями с энергией , но и сам по себе представляет поток квантов энергии (фотонов), т. е. по своей природе свет корпускулярен (имеет дискретную структуру). Монохроматический свет частоты ν состоит из потока целого числа фотонов с энергией hν. Для фотоэффекта справедлив закон сохранения энергии, который отражен в формуле Эйнштейна для фотоэффекта: Авых– работа выхода электронов из металла, зависит только от химической природы катода и состояния его поверхности. Авых – порядка нескольких э. В.

>   Законы фотоэффекта 1) Закон Столетова: фототок насыщения прямо пропорционален световому потоку Законы фотоэффекта 1) Закон Столетова: фототок насыщения прямо пропорционален световому потоку 2) Закон Эйнштейна : максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты падающего света. 3) Закон красной границы : для каждого вещества существует минимальная частота ν 0 (максимальная длина волны λ 0 ), ниже которой (выше которой) свет любой интенсивности фотоэффект не вызывает При частоте света ν, равной красной границе фотоэффекта (νo):

>    ФОТОНЫ Фотоны – неделимые кванты света - элементарные частицы, характеристики ФОТОНЫ Фотоны – неделимые кванты света - элементарные частицы, характеристики которых: • Энергия фотона ε = mc 2, ε = hν. • Импульс фотона р = mc, р = hν/c = h/λ. • Масса фотона m = ε/c 2, m = hν/c 2 = h/cλ. ФОТОН НЕ ОБЛАДАЕТ МАССОЙ ПОКОЯ

>    ЭФФЕКТ КОМПТОНА Комптон изучал рассеяние электромагнитного излучения лёгкими веществами (парафин, ЭФФЕКТ КОМПТОНА Комптон изучал рассеяние электромагнитного излучения лёгкими веществами (парафин, бор). Установлено, что в рассеянном излучении, наряду с длиной волны, равной длине волны падающего на вещество излучения λ 0 , в рассеянном излучении присутствуют длины волн λ > λ 0 ( ν < ν 0 ). Явление названо эффектом Комптона. Он получило объяснение в квантовой теории. λ 0 е- λ

>т0 - масса покоя электрона;  λК = 2, 43 пм т0 - масса покоя электрона; λК = 2, 43 пм