Теория теплового излучения. Абсолютно чёрное тело. Формула Рэлея – Джинса. Формула Планка. Законы Вина, Стефана – Больцмана

Теория теплового излучения. Абсолютно чёрное тело. Формула Рэлея – Джинса. Формула Планка. Законы Вина, Стефана – Больцмана.

Абсолютно чёрным телом называют тело, которое поглощает всю падающую на неё энергию. Модельно Абсолютно чёрное тело может быть тело с некоторой…  

Основная формула квантовой теории излучения: Формула Планка

 

Из формулы Планка получаем:

 

Законы Вина

 

Три закона внешнего фотоэффекта.

I. Закон Столетова: при фиксированной частоте падающего света число фотоэлект­ронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна энергетической освещенности Ее ка­тода).

II. Максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энер­гия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой n.

III. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. мини­мальная частота n₀ света (зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.

 

 

Масса и импульс фотона. Эффект Комптона и его элементарная теория.

Масса фотона:

 

 

Импульс фотона р_{g :}

 

 

Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромаг­нитного излучения (рентгеновского и g-излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны. Этот эффект не укладывается в рамки волновой теории, согласно которой длина волны при рассеянии изменяться не должна: под действием периодического поля световой волны электрон колеблется с частотой поля и поэтому излучает рассеянные волны той же частоты.

 

 

 

 

 

Строение атома. Теория атома водорода по Бору. Постулаты Бора.

 

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн.

В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантованные значения момента импульса, удовлетворяющие условию

 

 

Второй постулат Бора (правило частот):при переходе электрона с одной стационар­ной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией

 

равной разности энергий соответствующих стационарных состояний (Е_n и E_m — соот­ветственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения (поглоще­ния)). При Е_m<Е_n происходит излучение фотона (переход атома из состояния с боль­шей энергией в состояние с меньшей энергией, т. е. переход электрона с более удален­ной от ядра орбиты на более близлежащую), при Е_m>Е_n — его поглощение (переход атома в состояние с большей энергией, т. е. переход электрона на более удаленную от ядра орбиту). Набор возможных дискретных частот n = (E_n—E_m)/h квантовых перехо­дов и определяет линейчатый спектр атома.

 

Спектры атома водорода:

Серия Лаймана:

Серия Бальмера:

 

В инфракрасной области спектра были также обнаружены:

 

Серия Пашена:

Серия Брэкета:

 

Серия Пфунда:

 

Серия Хэмфри: