просто теория (1023465), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Т.е. длина волны Х_тах , соответствующая

максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости ЧТ, обратно пропорциональна его термодинамической температуре, b—постоянная

Вина = 2.9-10" м-К . Закон Вина - закон смещения т.к. он показывает смещение положения максимума функции Гд j по мере

возрастания температуры в область коротких длин волн. Он объясняет, почему при понижении температуры нагретых тел в их спектре все сильнее преобладает длинноволновое излучение.

показали, что зависимость r_v j при разных температурах ЧТ имеет вид см. рис.. При разный частотах r°r~v² T , а в области больших частот (правые ветви кривых вдали от максимумов), зависимость r_v j от частоты имеет вид

r_v°_T~^e -a>^v,T

величина.

где a₁ -- постоянная

Сущ-вание на каждой кривой более или менее ярко выраженного максимума свидетельствует о том, что энергия излучения ЧТ распределена по спектру неравномерно: черное тело почти не излучает энергии в области очень малых и очень больших частот. По мере повышения

температуры тела максимум r_v j смещается в

область больших частот. Площадь, ограниченная

кривой ("_vj.и осью абсцисс, пропорциональна

энергетической светимости ЧТ. Поэтому в соответствии с законом Стефана Больцмана она

т⁴ возрастает пропорционально 1 .

фотоэффект внешний, внутренний и вентильный. Внешним фотоэффектом называется испускание электронов в-вом под действием электромагнитного излучения (света). Он наблюдается в твердых телах (металлах, полупроводниках, диэлектриках), а так же в газах на отдельных атомах и молекулах. Внутренний фотоэффект - это вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. В р-тате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости (повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика при его освещении) или возникновению ЭДС. Вентильный фотоэффект - возникновение ЭДС (фото-ЭДС) при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла (при отсутствии внешнего электрического поля). При помощи вентильного фотоэффекта можно напрямую преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: Энергия падающего фотона расходуется на совершение работы выхода из металла и на сообщение фотоэлектрону кинетической энергии mv_max / 2 . По закону

сохранения энергии, hv = А+ mv _max 11.

спектре черного тела, имеющего ту же температуру. Поэтому к серым телам применим закон Вина ( Х_тах = ЫТ ), т.е. зная длину волны

Лщах , соответствующую максимальной спектральной плотности энергетической светимости R% у исследуемого тела, можно

определить его температуру Т_ц = ЪIX , которая

наз-ся цветовой температурой. Для серых тел она совпадает с истинной температурой, для других тел это понятие теряет смысл. 3. Яркостная температура. Т_Я — это температура черного

где Т

1\

тела, при которой для определенной длины волны его спектральная плотность энергетической светимости равна энергетической светимости

Л,Т

исследуемого тела, т.е. Гд у

истинная температура тела. Истинная температура для нечерного тела всегда больше яркостной.

47. Эффект Комптона и его теория. В

эффекте Комптона наиболее полно проявляются корпускулярные свойства света. Исследуя рассеяние монохроматического рентгеновского излучения в-вами с легкими атомами Комптон обнаружил, что в составе рассеянного излучения на ряду с излучением первоначальной длины волны наблюдается также излучение более длинных волн. Опыты показали, что разность

АХ = X — X не зависит от длины волны X падающего излучения и природы рассеивающего в-ва, а определяется только величиной угла рассеивания в :

АХ = Х-Х = 2Х_Сsin ² (#/2) ,где X --длина волны рассеянного излучения, Х_с — комптоновская длина волны (при рассеяние фотона на электроне Х_с = 2,426пм ). Эффектом

Комптона наз-ся упругое рассеяние коротковолнового излучения (рентгеновского и у -излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах в-ва, сопровождающееся увеличением длины волны. Если считать, как это делает квантовая тео теория, что излучение имеет корпускулярную природу, т.е. представляет собой поток фотонов, то эффект Комптона - р-тат упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами в-ва (для легких атомов электроны слабо связаны с ядрами атомов, поэтому их можно считать свободными). В процессе этого столкновения фотон передает часть своих энергии и импульса в соответствии с законами их сохранения.

49. Давление света. Если фотон обладает импульсом, то свет, падающий на тело, должен оказывать на него давление. С точки зрения квантовой теории, давление света на пов-ть обусловлено тем, что каждый фотон при соударении с пов-тью передает ей свой импульс. Рассчитаем с точки зрения квантовой теории световое давление, оказываемое на пов-ть тела потоком монохроматического излучения (частота V ), падающего перпендикулярно пов-ти. Если в единицу времени на единицу площади пов-ти тела падает N фотонов, то при коэффициенте отражения р света от пов-ти тела отразится

pN фотонов, а (1 - p)N - поглотится. Каждый поглощенный фотон передает пов-ти импульс р_у = h vie , а каждый отраженный -

2ру =2hvlc (при отражении импульс фотона

изменяется на р_у ). Давление света на пов-ть

равно импульсу, который передают пов-ти в 1 с N фотонов:

2hv „ hv _Ч Лу

р = pN +—(1 - p)N = (1 + р)—N .

ее с

Nh V = Е_е есть энергия всех фотонов, падающих

на единицу пов-ти в единицу времени, т.е. энергетическая освещенность пов-ти, а Е_е1с = со — объемная плотность энергии

излучения. Поэтому давление производимое светом при нормальном падении на пов-ть,

р = (1 + р) = °>0- + р)

с

50. Атомные спектры. Сериальные ф-лы.

1

1

Исследования спектров излучения разреженных газов (т.е. спектров излучения отдельных атомов) показали, что каждому газу присущ вполне определенный линейчатый спектр, состоящий из отдельных спектральных линий или групп близко расположенных линий. Самым изученным явл-ся спектр наиболее простого атома – атома водорода. Бальмер (1825-1898) подобрал эмпирическую ф-лу описывающую все известные в то время спектральные линии атома водорода и

R{

),(п

видимой области спектра:

2² и²

= 3, 4, ...) где R =1,10-10 м~~ - постоянная Ридберга. Так как V = с/X , то ф-ла может быть

г./ 1 1

переписана для частот: V = л(— —) , (п = 3,

2 п

4, ...), где R =Rc = 3,29-Ю¹⁵^¹-- так же постоянная Ридберга. Из полученных выражений вытекает, что спектральные линии отличающиеся различными значениями п, образуют группу или серию линий, называемую серией Бальмера. С увеличением п линии серии сближаются; значение п = со определяет границу серии, к которой со стороны больших частот примыкает сплошной спектр. В дальнейшем в спектре атома водорода было обнаружено еще несколько серий. В ультрафиолетовой области спектра

52. Опыт Резерфорда. В развитии представлений о строении атома велико значение опытов Резерфорда по рассеянию а -частиц в в-ве. Альфа частицы возникают при радиоактивных превращениях; они являются положительными заряженными частицами с зарядом 2е и массой, примерно в 7300 раз большей массы эл-трона. Пучки а -частиц обладают высокой монохроматичностью (для данного превращения имеют практически одну и ту же скорость

(порядка 10⁷ м/с)). Резерфорд, исследуя прохождение а -частиц в в-ве (через золотую фольгу толщиной примерно 1 мкм), показал, что основная их часть испытывает незначительные отклонения, но некоторые а -частицы (примерно одна из 20000) резко отклоняются от первоначального направления (углы отклонения

достигали даже 180 ). Т.к. электроны не могут существенно изменить движение столь тяжелых и быстрых частиц, как а -частицы, то Резерфордом был сделан вывод, что значительное отклонение а -частиц обусловлено их взаимодействием с положительным зарядом большой массы. Однако значительное отклонение испытывают лишь немногие а -частицы; следовательно, лишь некоторые из них проходят вблизи данного положительного заряда. Это, в свою очередь означает, что положительный заряд атома сосредоточен в объеме, очень малом по сравнению с объемом атома. На основании своих опытов Резерфорд предложил ядерную модель атома. Согласно этой модели, вокруг положи

существуют стационарные 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 квантовые значения момента импульса, удовлетворяющие условию m_evr_n =nfl (n=l,2,3,...), где т_е — масса эл-трона, v - его скорость по n-ой орбите радиуса г_п , Й = Н12ж . Второй постулат

(правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией hv = Е„- Е_т, равной разности энергий

соответствующих стационарных состояний (Е_п и Е_т — соответственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения (поглощения)). При Е_т < Е_п происходит

излучение фотона (переход атома из состояния с большей энергией в состояние с меньшей, т.е. переход электрона с более удаленной от ядра орбиты на близлежащую), при Е_т > Е_п - его

поглощение (переход атома в состояние с большей энергией, т.е. переход электрона на более удаленную от ядра орбиту). Набор всевозможных дискретных частот V = (Е_п — Е_т ) / h квантовых переходов и определяет линейчатый спектр атома.

55. Длина волны

Французский ученый Луи де Бройль (1892— 1987), осознавая существующую в природе симметрию и развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в 1923 г. гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают так­же волновыми свойствами. Итак, согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики — энергия Е и импульс р, а с другой — волновые характеристики — частота v и длина волны К. Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов:

£ = Ь\ р=АД.

Таким образом, любой частице, обладающей импульсом, сопоставляют волновой процесс с длиной волны, определяемой по формуле де Бройля:

(213.2) k-k/p.

Это соотношение справедливо для любой частицы с импульсом р.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)