4 Контрольные вопросы

4.1 Какое излучение называется тепловым?

4.2 Что такое энергетическая светимость, спектральная излучательная и поглощательная способности тел?

4.3 Какое тело называется абсолютно черным?

4.4 Сформулируйте закон Кирхгофа для теплового излучения.

4.5 Сформулируйте законы Стефана-Больцмана и Вина.

4.6 В чем заключается гипотеза Планка?

4.7 Каково устройство и принцип действия оптического пирометра ?

4.8 Почему яркостная температура, найденная пирометром, не является истинной температурой тела?

4.9 Объясните, почему при нагревании металла его цвет изменяется от красного до голубого?

4.10 Пользуясь законами теплового излучения, объясните, какие тела быстрее остывают и почему – черные или белые?

Лабораторная работа № 2

Изучение фотоэффекта и определение характеристик

вакуумного фотоэлемента

Цель и задачи работы: Изучение законов фотоэффекта, исследование зависимости силы фототока от напряжения и от светового потока, определение чувствительности фотоэлемента.

1 Общие сведения

Фотоэффектом называется освобождение (частичное или полное) электронов от связей с атомами и молекулами вещества под действием электромагнитного изучения, в частности, света.

Фотоэффект – явление, открытие и исследование которого сыграли важную роль в развитии квантовой теории света.

Первые фундаментальные исследования внешнего фотоэффекта были выполнены русским ученым А.Г. Столетовым.

Экспериментально были установлены следующие законы:

1) Величина фототока насыщения прямо пропорциональна световому потоку, падающему на катод, т.е.:

I_ф=КФ, (1)

где К – коэффициент пропорциональности, называемой фоточувствительностью фотоэлемента, зависящий от спектрального состава светового потока; Ф – световой поток, лм. Фоточувствительность фотоэлемента прежде всего зависит от материала катода.

2) Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты падающего света и не зависит от его интенсивности.

3) Независимо от интенсивности падающего на катод света фотоэффект начинается только при определенной характерной для данного металла минимальной частоте света, называемой «красной границей» фотоэффекта.

Эйнштейн в 1905 году показал, что явление фотоэффекта и его закономерности могут быть объяснены на основе квантовой теории света. Согласно теории Эйнштейна свет частотой  не только испускается, но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами). Энергия квантов определяется формулой Планка:

Е = h , (2)

где h =6,6310^-34 Джс - постоянная Планка;  - частота света, Гц.

Эйнштейном была выведена формула, объясняющая второй и третий законы фотоэффекта:

, (3)

где m – масса электрона, кг;  - скорость электрона, м/с; А_в – работа выхода электрона, Дж.

Согласно (3) энергия кванта света расходуется на совершение работы А_в выхода электрона из металла и на сообщение электрону кинетической энергии.