44. Квантовые свойства света. Тепловое и равновесное излучения. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Закон Стефана-Больцмана. Формула Планка.

Ответ. Квантовые свойства электромагнитных волн проявляются в эффекте Комптона: при рассеянии монохроматического рентгеновского излучения веществом с легкими атомами в составе рассеянного излучения наряду с излучением с первоначальной длиной волны наблюдается излучение с более длинной волной. Квантовая концепция согласуется с законами излучения и поглощения света, законами взаимодействия излучения с веществом. Такие хорошо изученные явления, как интерференция, дифракция и поляризация света, объясняются в рамках волновых представлений. Все свойства и законы распространения света, его взаимодействие с веществом показывают, что свет имеет сложную природу: он представляет собой единство противоположных свойств - корпускулярного (квантового) и волнового (электромагнитного). Тепловое излучение - самое распространенное в природе и осуществляется за счет тепловой энергии атомов и молекул вещества, т.е. за счет внутренней энергии тела (системы тел). Излучения, возбуждаемые за счет любого вида энергии, кроме внутренней, называются люминесценцией. Тепловое излучение характерно для всех тел в любом агрегатном состоянии. Тепловое равновесное излучение - излучение, при котором тело в единицу времени поглощает столько же энергии, сколько и излучает, при этом распределение энергии между телом и излучением остается неизменным для каждой длины волны. Правило Прево: Если два тела при одной температуре поглощают за единицу времени разные количества энергии, то их тепловое излучение при этой температуре должно быть разным. Свойства равновесного теплового излучения: однородность (плотность потока энергии одинакова); изотропность (равновероятность распространения во всех направлениях; излучение неполяризованно (напряженности электрического и магнитного полей изменяются хаотически). Энергетическая светимость энергия, испускаемая в единицу времени с единицы поверхности излучающего тела во всем интервале частот по всем направлениям (в пределах телесного угла ω=2 π ) . Испускательная способность энергия, испускаемая в единицу времени с единицы поверхности излучающего тела в узком интервале частот от ω до dω. . Поглощательная способность отношение поглощенного телом потока лучистой энергии к падающему потоку этой энергии, заключенному в узком интервале частот от ω до dω. . Абсолютно черное тело (АЧТ) тело, способное поглощать при любой температуре все падающее на него излучение любой частоты. Для АЧТ: . АЧТ идеализированная модель. Идеальная модель АЧТ ‒ замкнутая полость с небольшим отверстием, внутренняя поверхность которой зачернена. Закон Кирхгофа: Отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты и температуры. . Закон Стефана-Больцмана: Энергетическая светимость любого тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры. 𝑹_𝑻=𝝈𝑻^𝟒, где ‒ постоянная Стефана-Больцмана. Излучение и поглощение света происходит не непрерывно, а дискретно, т. е. определенными порциями (квантами), энергия которых определяется частотой: Кванты электромагнитного излучения ( фотоны, γ- кванты ) движутся со скоростью света, они не существуют в состоянии покоя, их масса покоя равна нулю. Основные характеристики фотонов: . Формула Планка для универсальной функции Кирхгофа (спектральной плотности энергетической светимости) ,