Презентация "Тепловое излучение и его природа" по физике – проект, доклад

Тепловое излучение

В зависимости от происхождения различают виды люминесценции (свечения)

Хемилюминесценция Фотолюминесценция Электролюминесценция Тепловое излучение и т.д.

Тепловое излучение обусловлено нагревом тел, наблюдается при любой температуре. При уменьшении температуры: max сдвигается в длинноволновую сторону Уменьшается интенсивность.

При Т≈ 300К – свечение в инфракрасной области

Напоминание

Тепловое излучение – равновесное. (распределение энергии между телом и излучением остается неизменным для каждой длины волны)

Характеристика теплового излучения – поток энергии, испускаемый с единицы поверхности – энергетическая светимость R. dRωT = rωT dω, rωT – испускательная способность. R =

dФω - поток энергии падающий на тело. dФ*ω – поток энергии поглощенной телом. dФ*ω / dФω = AωT - поглощательная способность.

Aωt =1 абсолютно черное тело (АЧТ)

AωT = A T = const Модель АЧТ

Закон Кирхгофа Отношение испускательной способности к поглощательной способности не зависит от природы тела, для всех тел является одной и той же функцией частоты и температуры.

Для АЧТ rωT =f (ωT) т.к. АωT =1

Закономерности излучение АЧТ

При увеличении Т: Максимум сдвигается в коротковолновую сторону Площадь под кривой увеличивается

Закон Стефана-Больцмана

Стефан (1879) показал, что R ~T4 Больцман (1884) определил постоянную в этой зависимости. R =  T4  =5,7 10-8 вт/м2 град4

Закон смещения Вина

Вин (1893), показал, что функция должна иметь вид: f(ω,T) = ω3 F(ω /T) Это соотношение позволяет определить зависимость между max и Т. Tmax =b b=2,9 106 нм град

Релей и Джинс пытались определить искомую функцию исходя из теоремы о равнораспределении энергии по степеням свободы.

Формула Релея- Джинса

f(ω,T) = f(ωt) λ

Ультрафиолетовая катастрофа!!

Формула Релея Джинса согласуется с экспериментом лишь при больших длинах волн (малых частотах)

«Ультрафиолетовая катастрофа» - каждое тело, обладающее энергией для излучения, должно излучать ее практически полностью в ультрафиолетовой области и короче (при любой температуре )

Формула Планка

Планк в1900 году нашел выражение для f(ω,T), соответствующее эксперименту.

Свет излучается в виде отдельных порций энергии - квантов, величина которых пропорциональна частоте Е=hν = ħ ω. h= 2π ћ =6,62 ·10-34 дж сек Формула согласуется с экспериментом При малых частотах (больших λ) переходит в формулу Р-Д. Согласуется с законом Вина

М.Планк (1864-1909)

ћ =1,054 10-34 дж сек Дж=нм=кгм2/c2 дж с = кгм2 с/c2 =кгм2/c Mvr=кгм2/c

Квантовые свойства света

Испускание электронов веществом под действием света. Открыт Герцем в 1887 году. Изучался Столетовым 1888-89 гг , Ленардом и Томсоном 1898 Обнаружены св-ва: « — » знак заряда Ультрафиолет более эффективен Величина заряда ~ поглощенной энергии Определен удельный заряд – подтверждается, что электроны.

Фотоэффект

При U = 0 I ≠ 0 Есть насыщение Iн ~ Ф – з-н Столетова еU з =1/2( mV2max)

По классической теории должна быть пороговая (минимальная) интенсивность, есть пороговая частота.

Фотоэлектрический эффект –явление выбивания светом электронов с поверхности проводника ( Эйнштейн)

1. 2. 3. 4.

Уравнение Эйнштейна

hνmin = еφ – красная граница фотоэффекта

(А=еφ)

Тормозное рентгеновское излучение

Рентген – э-м излучение с λ ≤ 100нм..

Возникает при бомбардировке быстрыми электронами твердых мишеней.

U до 50 кВ

РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Два вида: Характеристическое- вызвано возбуждением внутренних электронных оболочек. Тормозное –при попадании электрона в твердое тело он тормозится - энергия переходит в тепло и в рентгеновское излучение. Согласно классической теории должны возникать волны с любой λ, λmax должна смещаться в коротковолновую сторону при увеличении U (Энергия электрона = eU) Эксперимент показывает наличие коротковолновой границы. λmin = 1239/U

 J 0

ЭФФЕКТ КОМПТОНА (1922г)

СПЕКТРОГРАФ J=f ()

РАССЕИВАЮЩЕЕ ВЕЩЕСТВО

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА

ДИАФРАГМЫ 

   '  ЭФФЕКТ КОМПТОНА

Законы сохранения при взаимодействии фотона и электрона

З-н сохр. энергии З-н сохр. импульса

Комтоновская длина волны электрона.

Или учитывая связь длины волны и частоты – ν=с/λ