ГОУВПО «Воронежский государственный технический

университет»

Учебно-лабораторный центр кафедр общей физики

201-2007 Методические указания

к лабораторным работам по квантовой оптике

по дисциплине «Общая физика»

для студентов всех специальностей

очной формы обучения

Воронеж 2007

Составители: канд. физ.мат. наук А.Г. Москаленко, канд. физ.мат. наук Н.В. Матовых, канд. физ.мат. наук Е.П. Татьянина, канд. физ. мат. наук А.А. Долгачев, канд. техн. наук М.Н. Гаршина, канд. физ.мат. наук В.С. Железный, канд. физ.мат. наук Б.Г. Суходолов, канд. физ.мат. наук О.А. Шестаков

УДК 53

Методические указания к лабораторным работам по квантовой оптике по дисциплине «Общая физика» для студентов всех специальностей очной формы обучения / ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. А.Г. Москаленко, Н.В. Матовых, Е.П. Татьянина, А.А. Долгачев, М.Н. Гаршина, В.С. Железный, Б.Г. Суходолов, О.А. Шестаков. Воронеж, 2007. 40 с.

Методические указания содержат краткий теоретический материал и описание лабораторных работ по квантовой оптике, выполняемых в учебных лабораториях ВГТУ. Предназначены для студентов технического профиля второго курса всех специальностей очной формы обучения.

Табл. 10. Ил. 18. Библиогр.: 5 назв.

Рецензент д-р. физ.-мат. наук, проф. А.В. Бугаков.

Ответственный за выпуск зав. кафедрой,

профессор В.С.Железный

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

©ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет», 2007

1. Тепловое излучение

1.1. Теоретическое введение к лабораторным работам 3.01 и 3.02

1.1.1. Характеристики теплового излучения

Под тепловым излучением понимают электромагнитное излучение, испускаемое телом и возникающее за счет его внутренней энергии. Оно зависит только от температуры и оптических свойств излучающего тела. Если расход энергии тела на тепловое излучение не восполняется за счет подвода к нему теплоты, то его температура постепенно понижается, а тепловое излучение уменьшается.

Тепловое излучение - единственное, которое может находиться в термодинамическом равновесии с веществом. Равновесность теплового излучения позволяет применять к нему общие законы термодинамики.

Основными характеристиками теплового излучения являются испускательная и поглощательная способности.

Испускательная способность r_λТ системы равна энергии электромагнитных волн, излучаемых за единицу времени с единицы площади поверхности тела в узком интервале частот от ν до v+dv (или длин волн от λ до λ+άλ), т.е.

(1.1)

Зная испускательную способность тела, можно вычислить его энергетическую светимость R_э, численно равную энергии электромагнитных волн всевозможных частот, излучаемых за единицу времени с единицы поверхности тела

(1.2)

Поглощательной способностью тела служит безразмерная величина α_λT, показывающая, какая доля энергии электромагнитных волн с частотами от ν до v+dv, падающих на поверхность тела, поглощается им:

(1.3)

Значения r_λТ и α_λT зависят от длины волны (частоты), температуры, химического состава тела и состояния его поверхности.

Тело, полностью поглощающее падающее на него излучение, называется абсолютно черным (α^*_λT =1). Тела, для которых поглощательная способность меньше единицы, но одинакова для всех длин волн и зависит только от температуры, называются серыми телами. Таким образом, для серого тела

α_λT = const < 1.

И

Рис. 1.1

деальной моделью абсолютно черного тела можетслужить полость с небольшим отверстием (рис.1.1). Излучение, попадающее внутрь полости, претерпевает многократные отражения от стенок. При этом энергия падающего излучения практически полностью поглощается стенками полости. Испускательная способность абсолютно черного тела обозначается , а его энергетическая светимость.