Тепловое излучение, его особенности и характеристики. Поглощательная способность. Классификация тел по поглощательной способности. Абсолютно черное тело.

Тепловое излучение, его особенности и характеристики. Поглощательная способность. Классификация тел по поглощательной способности. Абсолютно черное тело.

ТИ — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии.

Энергетическая светимость тела - физическая величина, являющаяся функцией температуры и численно равная энергии, испускаемой телом в единицу времени с единицы площади поверхности по всем направлениям и по всему спектру частот.

Спектральная плотность энергетической светимости — функция частоты и температуры характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн).

Поглощающая способность тела — — функция частоты и температуры, показывающая, какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело, поглощается телом в области частот вблизи

где — поток энергии, поглощающейся телом. — поток энергии, падающий на тело в области вблизи

Серое тело — это такое тело, коэффициент поглощения которого не зависит от частоты, а зависит только от температуры — для серого тела

Абсолютно черное тело — это физическая абстракция (модель), под которой понимают тело, полностью поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение. — для абсолютно черного тела

Тепловое излучение. Закон Кирхгофа и его следствия.

Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.

Всякое тело наиболее энергично излучает то, что оно наиболее интенсивно поглощает.Абсолютно черное тело является наиболее эффективным излучателем при всех длинах волн и всех температурах.

Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Закон Стефана–Больцмана. Закон смещения Вина.

Кривые потока излучения абсолютно чёрных тел с разной температурой. Наглядно можно увидеть, что возрастании температуры максимум излучения сдвигается в ультрафиолетовую часть спектра (в область коротких длин волн). Именно эту особенность и описывает закон Вина.

Закон Стефана — Больцмана: Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:

где - степень черноты (для всех веществ , для абсолютно черного тела ). Где — постоянная Планка, — постоянная Больцмана, — скорость света. Дж·с⁻¹·м⁻² · К⁻⁴.

Закон смещения Вина даёт зависимость длины волны, на которой поток излучения энергии чёрного тела достигает своего максимума, от температуры чёрного тела.

λ_max = b / T ≈ 0,002898 м·К × T ⁻¹ (K),

где T — температура, а λ_max — длина волны с максимальной интенсивностью. Коэффициент b, называемый постоянной Вина

Квантовая гипотеза и формула Планка для теплового излучения. Вывод из формулыПланка формулы Вина и формулы Рэлея–Джинса.

Формула Планка — выражение для спектральной плотности мощности излучения абсолютно чёрного тела. Для плотности энергии излучения :

Формула Планка была получена после того, как стало ясно, что формула Рэлея — Джинса удовлетворительно описывает излучение только в области длинных волн. Для вывода формулы Планк в 1900 году сделал предположение о том, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии (квантов), величина которых связана с частотой излучения выражением:  Коэффициент пропорциональности впоследствии назвали постоянной Планка, = 1.054 · 10⁻²⁷ эрг·с.

, тогда (1) переходит в формулу Рэлея—Джинса.

Для энергетической светимости следует записать интеграл:

Введём переменную , тогда , , получим

Полученный интеграл имеет точное значение: , подставив его получим известный закон Стефана — Больцмана:

 

Свойства волн де-Бройля.

Опыт Дж. П. Томсона

Опыт Сушкина:

Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Примеры для частицы в макро имикроскопических системах.

Нельзя одновременно со сколь угодно высокой точностью определить координаты и импульс микрочастицы.

Если имеется несколько (много) идентичных копий системы в данном состоянии, то измеренные значения координаты и импульса будут подчиняться определённому распределению вероятности — это фундаментальный постулат квантовой механики. Измеряя величину среднеквадратического отклонения координаты и среднеквадратического отклонения импульса, мы найдем что:

,

отношение неопределённости между энергией и временем часто представляется в учебниках физики, хотя его интерпретация требует осторожности, так как не существует оператора, представляющего время:

 

                                         

Предположим, что пучок электронов движется вдоль оси x со скоростью 10^8 м/с, определяемой с точностью до 0,01%. Какова точность определения координаты электрона?

.

Таким образом, положение электрона может быть определено с точностью до тысячных долей миллиметра. Такая точность достаточна, чтобы можно было говорить о движении электронов по определенной траектории.

Неопределенность скорости в несколько раз больше самой скорости. Очевидно, что в данном случае нельзя говорить о движении электронов в атоме по определенной траектории.

16. Волновая функция и ее физическое содержание. Свойства волновой функции.

Волновая функция — функция, используемая в квантовой механике для описания чистого состояния системы

Физ смысл: плотность вероятности нахождения частицы в данной точке пространства в данный момент времени считается равной квадрату абсолютного значения волновой функции этого состояния в координатном представлении.

Тепловое излучение, его особенности и характеристики. Поглощательная способность. Классификация тел по поглощательной способности. Абсолютно черное тело.

ТИ — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии.

Энергетическая светимость тела - физическая величина, являющаяся функцией температуры и численно равная энергии, испускаемой телом в единицу времени с единицы площади поверхности по всем направлениям и по всему спектру частот.

Спектральная плотность энергетической светимости — функция частоты и температуры характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн).

Поглощающая способность тела — — функция частоты и температуры, показывающая, какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело, поглощается телом в области частот вблизи

где — поток энергии, поглощающейся телом. — поток энергии, падающий на тело в области вблизи

Серое тело — это такое тело, коэффициент поглощения которого не зависит от частоты, а зависит только от температуры — для серого тела

Абсолютно черное тело — это физическая абстракция (модель), под которой понимают тело, полностью поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение. — для абсолютно черного тела