Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Объяснение свечения накаленных тел по закону Кирхгофа
Темные места разрисованного фарфора (рисунок а) при накаливании излучают сильнее (рисунок б). Согласно закону Кирхгофа, тело, сильнее поглощающее, сильнее и излучает, если сравнение происходит при одинаковой температуре (отдельные части фарфора нагреты до одинаковой температуры). 5.98 Энергетическая светимость тел __________________________________ Энергетическая светимость тела _________________________________________________ Использовали закон Кирхгофа 5.97. Энергетическая светимость серого тела __________________________________________ Учли, что для серого тела 5.95. Энергетическая светимость черного тела _________________________________________ Re зависит только от температуры.
! ' 1; Экспериментальные кривые зависимости гу т от частоты V и гх т от длины волны X Экспериментальные кривые подтверждают выводы закона смещения Вина: происходит смещение максимума по мере возрастания температуры в область коротких длин волн (или смещение максимума в область больших частот).
[< ε > = kT— средняя энергия осциллятора с собственной частотой ν, h- постоянная Планка; Т — термодинамическая температура; с — скорость распространения света в вакууме] Кванты электромагнитного излучения. Фотоны движутся со скоростью света, они не существуют в состоянии покоя, их масса покоя равна нулю. Основные характеристики фотонов ______________________________________________ энергия Эти формулы связывают корпускулярные характеристики фотона — энергию, импульс — с волновой характеристикой излучения — частотой (длиной волны). Таким образом, свет представляет собой единство противоположных видов движения — корпускулярного (квантового и волнового (электромагнитного), т.е. необходимо говорить о двойственной корпускулярно-волновой природе света(о корпускулярно-волновом дуализме). импульс пускулярного и волнового, [h= 6, 63 • 10 -34 Дж • с — постоянная Планка; с = 3 • 108 м/с — скорость распространения света в вакууме; ν — частота излучения; λ — длина волны излучения в вакууме] 5.102 Формула Планка для универсальной функции Кирхгофа____________ в переменных V, Т Формула блестяще согласуется с опытом по распределению энергии в спектрах излучения черного тела во всем интервале частот (длин волн) и температур, [ h— постоянная Планка; ν - частота излучения; в переменных λ, Т λ — длина волны излучения в вакууме; k - постоянная Больцмана; с — скорость света в вакууме; Т – термодинамическая температура]
Сравнение теорий Рэлея—Джинса и Вина с теорией Планка, хорошо согласующейся с опытом.
Вывод частных формул и законов из формулы Планка________________________ Формула Рэлея—Джинса __________________________________________________________ hν > > kT (энергия кванта много меньше энергии тепло вого движения). т. е. получили формулу Рэлея—Джинса 5.100. Формула Вина _____________________________________________________________________ ________________ hν > > kT (энергия кванта много больше энергии теплового движения).
т.е.. получили формулу Вина 5.100. Закон Стефана—Больцмана_ _______________________________________________________ Закон Вина _______________________________________________________________________ Приравняв нулю эту производную, получим , при которой достигает максимума. Введя , получим хех - 5(е х - 1) = 0. Это — трансцендентное уравнение, решение которого методом последовательных приближений дает х = 4, 965. Тогда , т. е. получили закон Вина 5.99. [h — постоянная Планка; v — частота излучения; k — постоянная Больцмана; Т — термодинамическая температура; и — спектральная плотность энергетической светимости черного тела (универсальная функция Кирхгофа) в переменных v, Т и λ, Т; λ — длина волны излучения в вакууме; с — скорость света в вакууме; σ — постоянная Стефана—Больцмана; b— постоянная Вина] Выводы. Формула Планка не только хорошо согласуется с экспериментальными данными, но и содержит в себе частные законы теплового излучения, а также позволяет вычислить постоянные в законах теплового излучения. Следовательно, формула Планка является полным решением основной задачи теплового излучения, поставленной Кирхгофом.
[Т — истинная температура тела; — энергетическая светимость черного тела; и — спектральная плотность энергетической светимости черного тела в переменных v, Т и λ, Т; v— частота излучения; λ — длина волны излучения в вакууме; σ — постоянная Стефана—Больцмана; — энергетическая светимость серого тела; — спектральная плотность энергетической светимости тела; А v, T — спектральная поглощательная способность тела; b— постоянная Вина]
ФОТОЭФФЕКТ: ЕГО ВИДЫ И ЗАКОНЫ
|