§ 2. Эффект Комптона.

Это упругое рассеяние световых квантов на свободных электронах, при котором изменяется длина волны света.

получим -- комптоновская длина волны.

§ 3. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа.

Тепловым излучением называется электромагнитное излучение, испускаемое телами за счет их внутренней энергии при любой температуре. Но при невысоких температурах испускаются только инфракрасные волны.

Энергетическая светимость – это количество энергии, испускаемое за единицу времени единицей поверхности тела по всем направлениям.

поток энергии, приходящийся на малый интервал волн , где -- спектральная плотность энергетической светимости или испускательная способность – это энергия излучения, испускаемая единицей поверхности тела в единичном интервале длин волн по всем направлениям.

Яркость

Тела не только испускают, но и поглощают электромагнитную энергию. Поглощательная способность тела – это отношение поглощательного потока в единичном интервале длин волн падающему излучению на единичную площадку.

§ 4. Спектральная излучательная способность абсолютно черного тела.

Если , то поглощается вся падающая энергия. Такое тело называется абсолютно черным телом. Его в природе нет, это идеализация.

Система тел заключена в полость при температуре Т. Со временем система придет в состояние равновесия.

Правило Прево: при увеличении температуры тела энергия, испускаемая поверхностью тела больше энергии, поглощаемой и наоборот, при понижении температуры энергия поглощаемая больше испускаемой.

В тепловом равновесии поток теплового излучения каждого из тел равен поглощенному потоку энергии, т.е. для всех тел выполняется условие:

В тепловом равновесии отношение испускаемой и поглощательной способности не зависит от природы тела и является универсальной функцией длины волны и температуры. Если ,то -- излучательная способность абсолютно черное тело Все абсолютно черное тело обладают одним распределением излучаемой энергии по длинам волн. Многие тела, хотя и не черные, но излучают подобно абсолютно черное тело, т.е. их излучательная способность , меньше, но всегда пропорциональна . Такие тела называются серыми. степень черноты, то . в состоянии теплового равновесия для серого тела. для всех тел.

Если знать и , то можно рассчитывать излучение тел. Релей и Джинс провели на основе классической физики расчеты и получили выражение для длинноволновой области. Вин получил другую формулу.

для ультрафиолетовой области. Планк рассмотрел газ в термодинамическом равновесии с окружающими телами и получил .

Было положено начало квантовой механике. Была принята гипотеза, что фотон – это квант излучения, его масса

§ 5. Законы теплового излучения.

Тепловое излучение тел в термодинамическом равновесии имеет сплошной спектр. Распределение энергии в спектре излучения зависит от длины волны и имеет яркий максимум.

С повышением температуры максимум излучения смещается в сторону более коротких длин волн. Если исследовать распределение Планка на max, то можно получить , где с’=2.89 10^-3мК – постоянная Вина.

Если известно , тогда легко определяется , c’’=1.3 10^-14Вт/м²нмК^-5

Площадь под кривой спектрального распределения это вся испускаемая черным телом энергия (ед. поверхности).

-- закон Стефана-Больцмана.

Этот закон применим для серых тел: . Энергетическая светимость абсолютно черное тело пропорциональна 4-ой степени температуры.