Законы теплового излучения черного тела - раздел Физика, КВАНТОВАЯ ФИЗИКА
Опыт Показал, Что Зависимость ...
Опыт показал, что зависимость от ν при некоторой температуре T черного тела имеет вид (рис. 73.1).
Введем понятие энергетической светимости Rэ тела, равной энергии Wизл его теплового излучения, испускаемого за единицу времени τ с единицы площади S тела во всем интервале частот от 0 до ∞:
(73.1)
Рис. 73.1
С учетом соотношения (71.1) имеем
(73.2)
Для черного тела
(73.3)
численно равна площади, ограниченной кривой и осью абсцисс (рис. 73.1).
Делались попытки теоретически получить зависимость от ν и T. В ходе этих попыток были установлены законы теплового излучения черного тела:
1) закон Стефана–Больцмана: энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его температуры:
(73.4)
где σ — постоянная Стефана–Больцмана σ = 5,7∙10–8 Вт/(м2К4).
2) закон смещения Вина: частота νm, соответствующая максимальному значению спектральной плотности черного тела, прямо пропорциональна его температуре:
(73.5)
где b1 — постоянная величина.
Обычно закон смещения Вина формулируют иначе. Вводят спектральную плотность энергетической светимости
(73.6)
где — энергия теплового излучения, испускаемого за единицу времени с единицы площади поверхности тела в интервале длин волн от λ до λ +dλ. Тогда закон смещения Вина имеет следующую формулировку: длина волны λm, соответствующая максимальному значению спектральной плотности черного тела, обратно пропорциональна его температуре:
(73.7)
где b — постоянная Вина () (рис. 73.2).
Рис. 73.2
Пример 73.1. Световой поток Ф, излучаемый черным телом, равен 34 кВт. Найти температуру T этого тела, если площадь его поверхности S = 0,6 м2.
Дано:
Ф = 34 кВт
S = 0,6 м2
Решение
.
По определению поток Ф энергии сквозь поверхность S равен энергии Wизл излучения, проходящего через эту поверхность за единицу времени τ:
T – ?
Ответ: T = 1000 К.
Пример 73.2. Определить энергетическую светимость черного тела, если максимум спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину волны λm = 600 нм.
ГЛАВА КВАНТОВАЯ ОПТИКА Тепловое излучение Тепловым излучением называют излучение... Фотон...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Законы теплового излучения черного тела
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Тепловое излучение
Тепловым излучением называют излучение электромагнитных волн за счет внутренней энергии. Если расход энергии на тепловое излучение не восполняется за счет подвода к телу теплоты, то
Закон Кирхгофа
Спектральная плотность энергетической светимости rν и коэффициент поглощения aν непрозрачного тела взаимосвязаны.
Рассмотрим т
Формула Планка
Теоретические исследования зависимости от ν и T методами классической э
Фотоэффект
Поместим цинковую пластину на электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрических зарядов) и зарядим ее. Затем осветим пластину ультрафиолетовым светом. Тогда, если пласти
Формула Эйнштейна для фотоэффекта
Экспериментально полученные законы фотоэффекта не могли быть объяснены с точки зрения электромагнитной теории света. Зато они легко интерпретировались с квантовой точки зрения. Расс
Эффект Комптона
В 1923 г. американский физик Комптон исследовал рассеяние рентгеновских лучей (длина волны которых λ не превышает 100 нм) «легкими» веществами (графит, парафин и т. д.). Анализ
Волны де Бройля
Рассмотрение многочисленных оптических явлений обнаруживает двоякую природу света. Такие явления, как интерференция и дифракция, свидетельствуют о том, что свет — это непрерывные эл
Волновая функция
Какова природа волн де Бройля? Это не электромагнитные волны. Электромагнитные волны представляют собой распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле. Распростр
Атом водорода
Атом водорода состоит из протона и электрона. Рассмотрим движение электрона в электростатическом поле протона (протон в атоме водорода считаем неподвижным). Потенциальная энергия эл
Излучение и поглощение света атомом водорода
Расчеты показывают, что вероятность P нахождения электрона с энергией En внутри атома водорода не зависит от времени и не изменяется с течением времени. Сле
Пространственное квантование
В §84 мы установили, что модуль орбитального момента импульса электрона в атоме явл
Принцип Паули
Мы установили, что состояние каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами:
главным n (n = 1, 2, 3, …),
орбитальным l
Металлы, полупроводники и диэлектрики
Если изолированные атомы сблизить до расстояния L = 0,1 нм (расстояние между атомами в кристалле), то происходит сильное взаимодействие между атомами, что приводит к перекрыт
Электронно-дырочная проводимость полупроводников
Рассмотрим теперь более подробно поведение электронов в валентной зоне, в которой возникли свободные уровни вследствие перехода части электронов в зону проводимости (рис. 89.1).
Примесные полупроводники
В ряде случаев в проводники вводят примеси для придания им необходимых электрических свойств. Примесные атомы создают свои собственные энергетические уровни, получившие название при
P-n-переход
Полупроводники с примесной проводимостью нашли широкое применение в современной электронике.
В качестве примера рассмотрим, как действует полупроводниковый диод или выпрями
Строение атомного ядра
Ядром называют центральную часть атома, в которой сосредоточены практически вся масса атома и его положительный электрический заряд.
Ядра атомов состоят из элементарных час
Энергия связи ядра
Мы знаем, что в обычных условиях взаимодействие между заряженными элементарными частицами намного превышает их гравитационное притяжение. Поэтому одноименно заряженные протоны в ядр
Радиоактивность
Радиоактивностью называют превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 4
1. Закон Кирхгофа.
2. Законы теплового излучения черного тела.
3. Формула планка.
4. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.
Физические постоянные
Скорость света в вакууме ...........................................................................
Работа выхода электронов из металлов
Цинк..........................................4,2 эВ
Калий.........................................2,2 эВ
Платина......................................5,3 эВ
от ν при некоторой температуре T черного тела имеет вид (рис. 73.1).
Введем понятие энергетической светимости Rэ тела, равной энергии Wизл его теплового излучения, испускаемого за единицу времени τ с единицы площади S тела во всем интервале частот от 0 до ∞:
(73.1)
(73.2)
(73.3)
численно равна площади, ограниченной кривой 
и осью абсцисс (рис. 73.1).
(73.4)
(73.5)
(73.6)
— энергия теплового излучения, испускаемого за единицу времени с единицы площади поверхности тела в интервале длин волн от λ до λ +dλ. Тогда закон смещения Вина имеет следующую формулировку: длина волны λm, соответствующая максимальному значению спектральной плотности 
(73.7)
) (рис. 73.2).
Новости и инфо для студентов