Квантовая природа излучения Тепловое излучение и его характеристики

Квантовая природа излучения Тепловое излучение и его характеристики Тепловое излучение является равновесным. Спектральная плотность энергетической светимости (излучательности) тела – мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот (длин волн) единичной ширины (24. 1)

Интегральная энергетическая светимость (интегральная излучательность) показывает, какая энергия излучается с единицы поверхности тела за единицу времени во всем интервале частот (длин волн). (24. 2) Спектральная поглощательная способность показывает, какая доля энергии, приносимой за единицу времени на единицу площади поверхности тела падающими на нее электромагнитными волнами с частотами от до , поглощается телом

Тело, способное поглощать полностью при любой температуре всё падающее на него излучение любой частоты, называется черным Модель черного тела Тело, поглощательная способность которого меньше единицы, но одинакова для всех частот и зависит только от температуры, материала и состояния поверхности, называется серым телом

Законы теплового излучения 1. Закон Кирхгофа: Отношение спектральной плотности энергетичес кой светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; оно является для всех тел универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры (25. 1) – энергетическая светимость черного тела (25. 3)

2. Закон Стефана – Больцмана: (26. 1) Вт/(м 2∙К 2) – постоянная Стефана–Больцмана 3. Закон смещения Вина (1 закон Вина): длина волны соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре (26. 2) м∙К – постоянная Вина

II закон Вина: максимальная спектральная плотность энергетической светимости черного тела пропорциональна пятой степени его термодинамической температуры (27. 4) Вт/(м 3∙К 5) – постоянная

Формулы Рэлея – Джинса и Планка 1. Формула Рэлея-Джинса (27. 1) 2. Формула Планка (27. 2) Дж∙с – постоянная Планка (27. 3)

Виды фотоэлектрического эффекта. Законы внешнего фотоэффекта Различают фотоэффект внешний, внутренний и вентильный. Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. А. Г. Столетов установил следующие закономерности: 1) наиболее эффективное действие оказывает ультрафиолетовое излучение; 2) под действием света вещество теряет только отрицательные заряды; 3) сила тока возникающая под действием света, прямо пропорциональна его интенсивности.

Внутренний фотоэффект – это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные, без вылета наружу. Вентильный фотоэффект – это возникновение Э. Д. С. (фото Э. Д. С. ) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла при отсутствии внешних электрических полей. Вольтамперная характеристика фотоэффекта Iнас – фототок насыщения (28. 1)

I закон фотоэффекта: при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна энергетической освещенности катода). II закон фотоэффекта: максимальная начальная энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой , а именно линейно возрастает с увеличением частоты. III третий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует «красная граница» фотоэффекта, т. е. максимальная частота света 0 (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), при которой свет любой интенсивности фотоэффекта не вызывает.

§ 29 Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта – энергия кванта света, получившего название фотона. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта (29. 1) – «красная граница» фотоэффекта (29. 2)

Масса и импульс фотона. Давление света (31. 1) (31. 2) – количество фотонов, отразившихся от поверхности – количество фотонов, поглощаемое поверхностью – импульс, передаваемый поверхности поглощенным фотоном –импульс, передаваемый поверхности отраженным фотоном (31. 3)

Эффект Комптона и его элементарная теория (32. 1) – комптоновская длина волны

Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны. (32. 2) (32. 3)

(32. 4) (32. 5) (32. 6)

Раздел II ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ Теория атома водорода по Бору Модели атома Томсона и Резерфорда

– заряд ядра, размер которого

Недостатки планетарной модели: 1. Согласно данной модели атом должен излучать сплошной спектр. В действительности же опыт показывает, что атомы имеют линейный спектр; 2. В результате излучения электрон должен терять свою энергию, т. е. атомная система – неустойчивая, что опять-таки противоречит действительности.

§ 34 Линейчатый спектр атома водорода (34. 1) м-1 – постоянная Ридберга (34. 2) c-1 также постоянная Ридберга серия Лаймана

Обобщенная формула Бальмера серия Лаймана серия Бальмера серия Пашена серия Брэкета серия Пфунда серия Хэмфри m – номер орбиты куда переходит электрон, n – номер орбиты с которой переходит электрон

Постулаты Бора I постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атомах существует стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не изменяет энергии. (35. 1) II постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией равной разности энергий соответствующих стационарных состояний (35. 2)

Спектр атома водорода по Бору Радиус п-ой стационарной орбиты будет равен (37. 1) Первая боровская орбита атома водорода пм Полная энергия электрона в водородоподобной системе (37. 2)

Энергия стационарных орбит (37. 3) – главное квантовое число При атом находиться в нормальном (основном) состоянии При атом находиться в возбужденном состоянии Энергетический уровень, соответствующий основному состоянию атома, называется основным (нормальным) уровнем; все остальные уровни являются возбужденными. Значение соответствует ионизации атома (отрыву от него электрона).

Недостатки теории Бора: 1. Теория Бора не могла объяснить интенсивность спектральных линий или иные переходы. 2. Невозможно отчистить другие атомы, даже Не, следующий за водородом.