Гармонические колебания. Характеристики и формы представления. Сложение однонаправленных колебаний. Векторные диаграммы. Гармонические осцилляторы. Уравнение состояния идеального газа, страница 11

Испускательная способность численно равна энергии излучений в единицу времени с единицы поверхности в единичном интервале частот.

3.Вводится ещё одна величина характеризующая степень поглощения телом излучения 

Е – полная энергия всего потока,  - ее часть в определенном диапазоне. , и  - та часть, которая поглотится. Тогда  - поглощательная способность (для светового потока в небольшом интервале частот, который поглощается). 0≤ aν ≤1

Закон Кирхгоффа

Если взять замкнутую систему тел с разными температурами, то постепенно температуры всех тел выровняются. Равновесие может быть достигнуто за счёт только теплового излучения.

Тела с большей t остынут с меньшей t нагреются ( за счёт поглощения)

Когда будет достигнуто равновесие, то количество поглощений и излучений в единиц времени станет одинаковым.

Из опыта было установлено, что тела с большей испускательной способностью должны и больше  поглощать.

===…

 - не зависит от природы тела, а является универсальной функцией частоты излучения(длинны волны) и температуры тел.

Модель абсолютно чёрного тела

У этой сферы при любой t есть собственное тепловое излучение, излучение выходящее из отверстия с большей степенью точности похоже на излучение абсолютно чёрного тела.

    Теоретически описание фундаментальной функции столкнулось с трудностями.

Развивая теорию теплового излучения, Д.Релей(1900 г.) и Д.Джинс (1905 г.) предложили рассмотреть каждую стоячую электромагнитную волну как объект с двумя степенями свободы, одна из которых - электрическая, а другая - магнитная.

  Согласно классической теореме о равномерном распределении энергии по степеням свободы, в состоянии термодинамического равновесия на каждую степень свободы системы приходится в среднем энергия, равная , где Дж/К - постоянная Больцмана.

 Поэтому для равновесного теплового излучения при температуре на каждую стоячую электромагнитную волну частоты приходится в среднем энергия

 ε=kT+kT=kT

 В этом случае получаем . Полученную формулу для спектральной плотности энергии равновесного теплового излучения можно преобразовать к формуле Рэеля –Джинса для испускательной способности абсолютно черного тела:

 

  Формула Рэлея-Джинса достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными об излучении абсолютно черного тела в области малых частот или больших длин волн и резко расходится с опытом для больших частот или малых длин волн излучения. Кроме того, интегрируя по всем частотам, мы получаем бесконечные значения для интегральной плотности энергии равновесного теплового излучения и для энергетической светимости абсолютно черного тела . Действительно

.

 Отсюда следует, что классическая теория теплового излучения приходит к выводу о том, что при конечных значениях энергии излучения равновесие между веществом и излучением невозможно. Этот вывод противоречит опыту.

Логичное объяснение удалось найти благодаря гипотезе Планка. Планк предположил, что энергия веществом излучается не непрерывно, а порциями (квантами): E=hν. В результате теоретическая функция полностью совпала с экспериментальной.

h=6,22* 

 Поскольку энергия внутри вещества рапределенна статически, случайно

~exp(-)                                                        ~exp (-)

         

27. Фотоэффект и его закономерности. Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Фотоны.

В результате исследований было обнаружено, что фотоэффект (или точнее – внешний фотоэффект) состоит в выбивании электронов из вещества под действием падающего на него электромагнитного излучения. Устройство для наблюдения внешнего фотоэффекта изображено на рисунке                      

   При постановке данного опыта были зафиксированы следуюшие факты:

1. Из катода под действием излучения выбиваются электроны
2. Существует порог фотоэффекта при частоте излучения ν>= νпор

или длинне волны λ<λкр  когда выполняются данные условия фотоэффект наблюдается при любой интенсивности.