Kollokv 2cemectr part2

31. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Законы Стефана-Больцмана, Вина.

Тело полностью поглощающее всю падающую на него энергию при любой температуре, независимо от частоты, называется абсолютно черным.

Распределение энергии по длинам волн в излучении абсолютно черного тела при заданной температуре T характеризуется излучательной способностью r (λ, T), равной мощности излучения с единицы поверхности тела в единичном интервале длин волн. Произведение r (λ, T) Δλ равно мощности излучения, испускаемого единичной площадкой поверхности по всем направлениям в интервале Δλ длин волн. где dw_изл. - энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу времени с единицы площади поверхности тела в интервале частот от  до  + d.

Аналогично можно ввести распределение энергии по частотам r (ν, T). Функцию r (λ, T) (или r (ν, T)) часто называют спектральной светимостью, а полный поток R (T) излучения всех длин волн, равный

называют интегральной светимостью тела.

Единица мпектральной платности энергетической светимости (R_v,t)=Дж/м²

33.Уравнение и теория Эйнтштейна для внешнего фотоэффекта.

Явление испускания электронов из твердых и жидких веществ под действием света получило название внешнего фото электрического эффекта (Г. Герц 1897 г.).

Исследование внешнего фотоэффекта производится по схеме, изображенной на рисунке 289

Поток монохроматического света через кварцевое окошко поступает на фотокатод К. Между фотокатодом К и анодом А создается электрическое поле. С помощью потенциометра R можно регулировать разность потенциалов U между К и А, а так же знак за счет того, что источник питания Е состоит из двух частей, включенных навстречу друг другу.

С помощью этой установки была снята вольтамперная характеристика, показывающая зависимость фототока I от напряжения между электродами U (рис. 290). Из вольтамперной характеристики следует, что ток в цепи возникает даже при напряжении, равном нулю. Он отсутствует, если приложить задерживающую разность потенциалов U_з , которая связана с максимальной скоростью электронов соотношением: mv²_m/2=eU_з

Тщательное изучение этих данных обнаружило, что:

1. Сила фототока (ток насыщения), возникающего при освещении монохроматическим светом, а следовательно, и число фотоэлектронов пропорционально интенсивности света, падающего на фотокатод.

2. Скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности света.

3. С изменением длины волны света скорость фотоэлектронов меняется.

Попытка объяснить полученные закономерности электромагнитной теорией не дала положительного результата.

Объяснение количественных закономерностей фотоэффекта может быть дано лишь на основании квантовых представлений о света. По этим представлениям световой поток не взаимодействует (как световая волна) сразу со всеми электронами, находящимися в теле. Осуществляется взаимодействие отдельных квантов с отдельными электронами. Один квант взаимодействует с одним электроном. В результате взаимодействия энергия кванта может быть передана электрону - электрон поглощает квант. Приобретая энергию кванта, электрон может совершить работу, необходимую для выхода из металла, если энергия h достаточно большая. Избыток энергии остается у электронов в форме кинетической энергии. На основании сказанного можно записать, что

(20.9)

где h - постоянная Планка;  - частота света; A - работа выхода электрона из металла; - кинетическая энергия электрона.Это соотношение носит название уравнения Эйнштейна для фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна находится в полном соответствии со всеми экспериментальными данными. "Красная граница" получается из условия =0. След-но, h_k = A т.е. "красная граница" соот-ет свету, величина энергии квантов которого равна работе выхода электрона из металла. Поэтому понятно, что свет меньшей частоты не в состоянии вызвать фотоэффект. Т.к. электрон приобретает энергию только одного кванта, то сколько бы ни было таких квантов, фотоэффект не произойдет, если энергия, приобретаемая электроном в результате поглощения кванта, не достаточна для совершения работы выхода.