Главная Обратная связь

Дисциплины:






Излучение возб атомов. Спонтан излучение



Тепловое излучение

Самым распростр явл свечение тел обусловленное их нагреванием. Этот вид называется тепловым или температурным. Тепловое изл имеет место при любых температурах, только при низких темп излуч невидимые инфракрасные э м волны. Если распределение энергии между телом и излуч остается неизм для любой длины волны, т.е энергия поглощения компенсир энерг поглащ, то состояние системы в целом будет равновесным. Единств видом излуч, кот может находится в равновесии с окр телами явл тепловое изл. Все остальные виды неравновесны. Сп-ть тепл излуч нах-ся в равновесии с излуч телами обусл тем, что его интесивность возрастает с повышением температуры.

 

Закон Кирхгофа

Поток энергии испускаемый единицей поверхности излуч тела по всем напр в пред телесного угла 2П назыв энерг светимостью. Rэ = dW/dt*S. dW/dt – потом энергии, излуч телом в ед времени. S – площадь излуч пов-ти. Тепл изл состоит из э м волн, разл частот w или длин волн Л. Величина rw – испускательная сп-ть тела. Также зависит от температуры, сл-но и энерг светимость. Тело, которое абсолютно не поглощает излучение называется абсолютно белым телом. Тело, которое поглощает – абс черным. Тело, погл сп-ть которого меньше 1, но одинаково для всех частот называется серым телом. Если в замкн полости, внутри кот вакуум наход неск тел, то между испуск и погл сп-тями этих тел сущ-ет опред связь, выраж соотношением : (rw1T/aW1T)1 = (rw1T/aW1T)2 =(rw1T/aW1T)3 . Отношение испуск и поглощ сп-тей не зависит от природы тела и называется законом Кирхгофа. Это отношение явл для всех тел одной и той же универсальной ф-цией частоты и температуры. f(w1T) – ф-ция Кирхгофа.

 

Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина.

В 1879 г Стефан анализиров эксп данные показал, что энерг светимость пропорцион 4-ой степени абсолютной Т. Т.к его эксп проводился не для абс черных тел, то была доказана ошибочность его выводов. В 1884 г Больцман получил теоретич обоснов для энерг светимости абс черного тела след формулу: R*э= σ*T4, где σ – величина Стефана-Больцмана = 5,7*10-8 Вт\м2,град2. Соотношение получило название закона и применимо к абс черному телу. В 1893 г Вин исп э м теорию показал, что универсальная ф-ция должна иметь вид: f(w,T) = w^3F(w/T), где F неизв ф-ция отн частоты и температуры. Лмакс = b\T – закон смещения Вина. Из ф-лы Вина следует, что при любой температуре энерг светимость черн тела и объемн плотн энерг равнов излуч бесконечно велики. Этот результат получил назв ультрафиолетовой катастрофы. Релей и Джинс предприняли попытку опред ф-цию f(w,t) исходя из теоремы классич статистики о равнораспр энергии по степеням свободы. Их предположение: на каждое э м колебание в среднем приходится энергия, равная двум половинам КТ : одна на э, другая на м. Формула : f(w,t) = w^2\4П^2c^2KT



Формула Планка

В 1900 г Планку удалось найти вид ф-ции f(w.t) в точности соотв опытн данным. Он предположил, что э.м излуч испуск в виле отд порций энергии Е в виде квантов. Еν = ȟw = hν; h – постоянная Планка. Планк взял бескон сист гармон осцил со всевозм собств частотами. Кажд из таких осцил соотв монохр компон черного излуч. Ср знач энерг осцил с собств частотой ν - <Eν>. Исп сп-ть абс черного тела равна: R*ν = 2Пν/c^2*<Eν>. Согл квантов гипотезе Планка <Eν> может принимать лишь опред значения, равные цел числу элем порций квантов энергии. Eν = n * Eν0. Форм Планка для абсолютно черного тела: R*ν =2Пν/c^2*hν/e^hν/kT-1. e^hν/kT-1 примерно равное hν/kT -> формула Планка, совм с форм Релея-Джинса. Форм Планка выр все харчерты спектр распр энергии абсол черного тела.

 

Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора.

Атом состоит из положит зар ядра и окр его отриц зар электронов. По клас мех такая сист может наход в равновесии при условии если электроны будут обращ вокруг ядра по каким либо орбитам. С т зрения клас электродин такой атом был бы неустойчив т к при дв с ускор электроны должны были бы излучать энерг в виде э м волн и постеп падать к ядру. При этом частота обращ должна была бы ментся непрер и мы получили бы спл спектр с равном меняющ частотой вместо резких спектр линий кот получ в эксперименте. Но атом явл устойчив системой. Бор сумел объясн устойчив атомов предположив след постулаты. Атомы и атомн сист могут длит пребыв только в опред сост назыв стационанрн, в кот несмотря на движ зар частиц он не излуч и не поглощ энергию. Состояние их хар-ся устойчив, всякая энергия в рез-те исп., погл э м энергия происх только при полном переходе скачком из одн состояния в другое. 1 постулат предст собой закон сохр момента импульса: mVr = nh. При перех из одн стац сост в др атомы испуск или поглощ излуч только строго опред частоты. Излучение, испуск или поглощ при переходе из сост эн Ем в сост En монохром и его частота ν опред = hνmn=Em-En. Оба эти постулата противоречат классич электродин. 1 постулат: атомы не излуч, не смотря на то что образ их электроны соверш ускор движение. 2 постулат : испуск частоты не имеют ничего общ с част период движ электронов.

Излучение возб атомов. Спонтан излучение.

Атом получивш избыток эн при соударен с электрон, сохр ее в теч некот врем. Затем под влиян возмущен отд обратно вновь перезодя в норм стацион состояние. Если плотность атомов мала, то наиболее вероятн способ обр перехода является испускание энергии в виде света. Это свойство атомов противоречит постулатам Бора. Пусть атом наход в своб простр и не подверг влиян извне. Такой атом может наход в разн квантов сост, кот соотв дискр ряду уравн энергии. Рассм только 2 сост энерг Е1 и Е2. Если атом в некот момент времени нах в возб сост Е2, то след за этим инт врем dt он может либо остаться в том же состоянии, либо перейти в нижнее сост Е1 в виде излучения. Елси перех и с испускан происх незав от действ внешн поля, то происх спонтанное испускание. При этом мы можем указать только вероятность этого события. Этот процесс носит статич хар-р , что влечет важное следствие - спонт излуч некогерентно; кроме того спонт переходы не зависят от внешнего э м поля.





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...