- •§ 2. Эффект Комптона. 46
- •Раздел 1. Основные положения оптики. § 1. Введение.
- •Почему мы видим именно в диапазоне 380 - 760 нм.? § 2. Электромагнитные волны.
- •§ 3. Поперечность электромагнитных волн.
- •§ 4. Решение волнового уравнения.
- •Комплексные функции.
- •Решения действительные и комплексные.
- •§ 5. Излучение диполя.
- •§ 6. Характеристики электромагнитных волн.
- •§ 7. Энергетические характеристики.
- •§ 8. Фотометрия и фотометрические величины
- •§ 9. Геометрическая оптика.
- •Преломление и отражение света.
- •Раздел 2. Интерференция света. § 1. Сложение волн.
- •Как сложить две комплексные величины?
- •Рассмотрим два случая:
- •§ 2. Опыт Юнга.
- •§ 3. Когерентность.
- •§ 4. Интерферометры.
- •§ 5. Интерференция в тонких пленках
- •§ 6. Многолучевая интерференция
- •§ 7. Применение интерференции
- •Голография. § 8. Основные методы получения и наблюдения интерференции.
- •Когерентность.
- •§ 2. Дифракция Френеля.
- •§ 3. Критерий Релея. Разрешающая способность оптических приборов.
- •Критерий Релея:
- •§ 4. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа - Бреггов.
- •§ 5. Голография.
- •Раздел 4. Распространение света в веществе. § 1. Классическая электронная теория движения оптических электронов.
- •§ 2. Дисперсия света.
- •§ 3. Поглощение света.
- •§ 4. Поляризация света.
- •§ 5. Поляризация света при отражении. Угол Брюстера.
- •§ 6. Двойное лучепреломление.
- •§ 7. Вращение плоскости поляризации.
- •§ 8. Рассеяние света в оптически неоднородных средах.
- •Раздел 5. Генерация света. § 1. Тепловое излучение.
- •§ 2. Характеристики теплового излучения.
- •§ 3. Закон Стефана-Больцмана и закон Вина. Формула Релея-Джинса.
- •§ 4. Формула Планка.
- •Раздел 6. Фотоны. § 1. Тормозное рентгеновское излучение.
- •§ 2. Фотоэффект.
- •§ 3. Опыт Боте.
- •§ 4. Эффект Комптона.
- •Раздел 7. Элементы квантовой оптики. § 1. Внешний фотоэффект.
- •§ 2. Эффект Комптона.
- •§ 3. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа.
- •§ 4. Спектральная излучательная способность абсолютно черного тела.
- •§ 5. Законы теплового излучения.
- •§ 6. Оптическая пирометрия.
- •Яркостная температура.
§ 2. Эффект Комптона.
Это упругое рассеяние световых квантов на свободных электронах, при котором изменяется длина волны света.
получим -- комптоновская длина волны.
§ 3. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа.
Тепловым излучением называется электромагнитное излучение, испускаемое телами за счет их внутренней энергии при любой температуре. Но при невысоких температурах испускаются только инфракрасные волны.
Энергетическая светимость – это количество энергии, испускаемое за единицу времени единицей поверхности тела по всем направлениям.
поток энергии, приходящийся на малый интервал волн , где -- спектральная плотность энергетической светимости или испускательная способность – это энергия излучения, испускаемая единицей поверхности тела в единичном интервале длин волн по всем направлениям.
Яркость
Тела не только испускают, но и поглощают электромагнитную энергию. Поглощательная способность тела – это отношение поглощательного потока в единичном интервале длин волн падающему излучению на единичную площадку.
§ 4. Спектральная излучательная способность абсолютно черного тела.
Если , то поглощается вся падающая энергия. Такое тело называется абсолютно черным телом. Его в природе нет, это идеализация.
Система тел заключена в полость при температуре Т. Со временем система придет в состояние равновесия.
Правило Прево: при увеличении температуры тела энергия, испускаемая поверхностью тела больше энергии, поглощаемой и наоборот, при понижении температуры энергия поглощаемая больше испускаемой.
В тепловом равновесии поток теплового излучения каждого из тел равен поглощенному потоку энергии, т.е. для всех тел выполняется условие:
В тепловом равновесии отношение испускаемой и поглощательной способности не зависит от природы тела и является универсальной функцией длины волны и температуры. Если ,то -- излучательная способность абсолютно черное тело Все абсолютно черное тело обладают одним распределением излучаемой энергии по длинам волн. Многие тела, хотя и не черные, но излучают подобно абсолютно черное тело, т.е. их излучательная способность , меньше, но всегда пропорциональна . Такие тела называются серыми. степень черноты, то . в состоянии теплового равновесия для серого тела. для всех тел.
Если знать и , то можно рассчитывать излучение тел. Релей и Джинс провели на основе классической физики расчеты и получили выражение для длинноволновой области. Вин получил другую формулу.
для ультрафиолетовой области. Планк рассмотрел газ в термодинамическом равновесии с окружающими телами и получил .
Было положено начало квантовой механике. Была принята гипотеза, что фотон – это квант излучения, его масса
§ 5. Законы теплового излучения.
Тепловое излучение тел в термодинамическом равновесии имеет сплошной спектр. Распределение энергии в спектре излучения зависит от длины волны и имеет яркий максимум.
С повышением температуры максимум излучения смещается в сторону более коротких длин волн. Если исследовать распределение Планка на max, то можно получить , где с’=2.89 10-3мК – постоянная Вина.
Если известно , тогда легко определяется , c’’=1.3 10-14Вт/м2нмК-5
Площадь под кривой спектрального распределения это вся испускаемая черным телом энергия (ед. поверхности).
-- закон Стефана-Больцмана.
Этот закон применим для серых тел: . Энергетическая светимость абсолютно черное тело пропорциональна 4-ой степени температуры.