43. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина
43. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина
1. Между спектральной плотностью энергетической светимости и поглощательной способностью любого тела имеется связь, которая выражается законом Кирхгофа :
Отношение спектральной плотности энергетической светимости любого тела к его поглощательной способности при данной длине волны и температуре является величиной постоянной для всех тел и равной спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела rl, T при той же температуре и длине волны. Здесь rl, T - универсальная функция Кирхгофа, при Аl, Т = 1
Следствия закона Кирхгофа: 1. Так как Аl, Т < 1, то 2. Если тело не поглощает энергию в некотором диапазоне длин волн (Аl, Т = 0), то оно и не излучает ее в этом диапазоне (
2. Закон Стефана-Больцмана установлен Д. Стефаном (1879 г. ) из анализа экспериментальных данных, а затем Л. Больцманом (1884 г. ) - теоретическим путем.
s = 5, 67× 10-8 Вт/(м2× К4) - постоянная Стефана-Больцмана, т. е. энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна его абсолютной температуре в четвертой степени.
3. Закон смещения Вина установлен немецким физиком В. Вином (1893 г. )
Длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, обратно пропорциональна абсолютной температуре этого тела, т. е. с увеличением температуры максимальное выделение энергии смещается в коротковолновый диапазон.
Квантовая гипотеза М. Планка (1900 г. ) Атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а определенными порциями – квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте колебаний.
Тепловые источники света
Свечение раскаленных тел используется для создания источников света. Первые лампы накаливания и дуговые лампы были изобретены русскими учеными А. Н. Лодыгиным в 1873 г. и П. Н. Яблочковым в 1876 г. Температура в лампах накаливания с вольфрамовой нитью не должна превышать 2450 К из-за распыления вольфрама. При этой температуре lmax »1 мкм, т. е. далека от максимума чувствительности глаза (»0, 55 мкм). Применение в баллоне инертных газов (криптон, ксенон с добавлением азота) и пониженного давления (»0, 5 ат) поднимает температуру до 3000 К, однако она далека от температуры Солнца (»6500 К), поэтому лампы накаливания некомфортны для глаза. Для уменьшения тепловых потерь вольфрамовую нить выполняют в виде спирали, однако КПД ламп накаливания не превышает 5%.
44. Фотоэффект. Законы фотоэффекта Различают три вида фотоэффекта: внешний, внутренний, вентильный. Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Внутренний фотоэффект - это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В результате увеличивается концентрация электронов, что приводит к возникновению фотопроводимости - повышению электропроводности, возникновению ЭДС при освещении.
Вентильный фотоэффект - это возникновение ЭДС при освещении контакта полупроводников (полупроводника и металла) при отсутствии внешнего поля. Это путь прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. В 1888-1890 годах А. Г. Столетов провел систематическое исследование внешнего фотоэффекта. Облучая катод светом различных длин волн, Столетов установил следующие свойства фотоэффекта: 1) под действием света вещество теряет только отрицательные заряды; 2) наиболее эффективное действие оказывают ультрафиолетовые лучи; 3) фотоэффект практически безынерционен, т. е. промежуток времени между моментом освещения и началом разрядки ничтожно мал.
Три закона фотоэффекта ( законы Столетова ):
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|