90) Абсолютно черное тело. Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина. Формула Релея-Джинса. Формула Планка.

АЧТ – воображаемое тело, способное поглощать при любой температуре все падающее на него излучение любой длины волны. A(λ,T)=1

Закон Кирхгофа: для всех тел при заданной температуре отношение испускательной способности к поглотительной способности есть величина постоянная. R(λ,T)/ A(λ,T)=Е(λ,T) где Е – излучательная способность АЧТ

Следствия: 1) Изл.спос любого тела при данной Т равна произведению его погл.спос на излуч.спос АЧТ при той же Т R(λ,T)= A(λ,T)* Е(λ,T) 2) Изл.спос тела меньше излуч.спос АЧТ при той же Т R(λ,T)< Е(λ,T) 3) Если тело не поглощает каких-либо волн, то и не излучает R(λ,T)=0, A(λ,T)=0.

Закон Стефана-Больцмана: полная излучательная способность АЧТ пропорциональная 4 степени термодинамической Т: Е(Т)=σλ⁴ где σ – постоянная Больцмана.

Закон смещения Вина: длина волны, соответствующая максимальному излучению АЧТ, обратнопропорциональна его термодинамической Т: λ_мах=bT где b – постоянная Вина.

Закон Релея-Джинса: ε(ν,Т)=2πν²/c²*kT. Это выражение верно только в области малых частот и больших длин волн. А в области больших частот и низких температур это выражение ведет к ультрафиолетовой катастрофе, то есть стремлению ε к 0. Следовательно, тепловое равновесие возможно только при абсолютном нуле.

Формула Планка.(1900 г.)

1) Эл.маг энергия может излучаться не непрерывно, а только квантами.

2) Квант энергии пропорционален частоте излучения и обратнопропорционален длине волны. ε=hν=hc/λ h – постоянная Планка, с – скорость света.

3) Процесс поглощения энергии веществом также имеет не непрерывный, а квантовый характер.

Вывод: между процессами, происходящими в микро- и макромире существуют не только количественные, но и качественные различия.

Ε(λ,Т)=2πс²h/λ⁵e^{(hc/kλT) – 1} формула Планка.

91) Фотоэлектрический эффект – процесс вырывания электронов из вещества под действием света видимого, ультрафиолетового и инфракрасного.

Это возникновение тока под действием света. Если электроны выходят за пределы освещения вещества, то фотоэффект внешний. Если они связи не теряют – то внутренний.

Закон Столетова.

1. Сила фототока пропорциональна световому потоку I_ф=kФ

2. Скорость и кинетическая энергия вырванных электронов линейно возрастает с увеличением частоты падающего света и не зависит от его интенсивности.

3. Независимо от интенсивности света фотоэффект начинается только при определенной для каждого вещества частоте света – красная граница фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна.

Энергия фотона hν , которая поглощается электроном, должна выйти из вещества hν=А+mv²/2. С уменьшением частоты света его кинетическая энергия уменьшается и при частоте ν= ν₀ равна 0 и фотоэффект прекращается. ν= ν₀ mv²/2=0

λ=сТ, λ=с/ν Отсюда λ₀=hc/A.

92) Фотон – квазичастица с одной стороны, с другой частица света. Энергия фотона: W=hν. В 1905 г Эйнштейн теоретически открыл закон взаимодействия массы и энергии W=mc² изменение массы сопровождается пропорциональным изменением любой энергии.

hν= mc² m_ф= hν/с² Так как фотон движется со скоростью света, то его импульс р_ф= hν/с

Давление света.

Так как фотоны обладают импульсом, то свет оказывает давление. В связи с отражением света от какой-либо поверхности, по закону сохранения импульса: hν/с-(- hν/с)=2 hν/с (изменение импульса фотона).

Ft=mv-mv₀ закон изменения импульса. Ft=2 hν/с

Так как P=F/S , S=1 м², t=1 с : P=2 hν/с*N где N – число фотонов.

Так как интенсивность света – это I=NW_ф=Nhν

P=2*I/c

Эффект Комптона – явление изменения длины волны электромагнитного излучения вследствие рассеивания его электронами.

Фотон частотой ν обладает энергией W=hν и массой m_ф= hν/с² и импульсом р_ф= hν/с

Закон сохранения энергии и импульса для системы фотон-электрон:

hν+m₀c²=hν^I+mc² , p=p₁

где m₀c² – энергия неподвижного электрона, hν – энергия фотона до столкновения, hν^I – энергия фотона после столкновения, р= hν/с и р1= hν^I/с – импульсы фотона до и после столкновения, р= mv – импульс электрона после столкновения с фотоном.