- •48.Тепловое излучение и его характеристики.
- •49.Абсолютно черное тело.
- •Закон смещения Вина
- •50.Формулы Рэлея-Джинса и Вина. Ультрофиолетовая катастрофа. Квантовая гипотиза Планка. Энергия кванта. Формула Планка. Первый закон излучения Вина
- •Второй закон излучения Вина
- •Закон Рэлея — Джинса
- •Энергия кванта.
- •51.Фотоэффект. Законы фотоэффекта.
- •Внешний фотоэффект
- •Законы внешнего фотоэффекта
- •Теория Фаулера
- •Внешний фотоэффект
- •Законы внешнего фотоэффекта
- •Теория Фаулера
- •Внутренний фотоэффект
- •Вентильный фотоэффект
- •Фотовольтаический эффект
- •Ядерный фотоэффект
- •52.Масса и импульс фотона. Давление света.
- •53.Эффект Комптона
49.Абсолютно черное тело.
Абсолютно чёрное тело — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.
Абсолютно чёрных тел в природе не существует, поэтому в физике для экспериментов используется модель. Она представляет собой замкнутую полость с небольшим отверстием. Свет, попадающий внутрь сквозь это отверстие, после многократных отражений будет полностью поглощён, и отверстие снаружи будет выглядеть совершенно чёрным
Закон излучения Кирхгофа — Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.
Известно, что при падении электромагнитного излучения на некоторое тело часть его отражается, часть поглощается и часть может пропускаться. Доля поглощаемого излучения на данной частоте называется поглощательной способностью тела . С другой стороны, каждое нагретое тело излучает энергию по некоторому закону , именуемым излучательной способностью тела.
Величины и могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако согласно закону излучения Кирхгофа отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры:
По определению, абсолютно чёрное тело поглощает всё падающее на него излучение, то есть для него . Поэтому функция совпадает с излучательной способностью абсолютно чёрного тела, вследствие чего излучательная способность любого тела может быть найдена исходя лишь из его поглощательной способности.
Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона: Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:
где - степень черноты (для всех веществ , для абсолютно черного тела ). При помощи закона Планка для излучения, постоянную σ можно определить как
где — постоянная Планка, k — постоянная Больцмана, c — скорость света.
Численное значение Дж·с−1·м−2 · К−4.
Закон смещения Вина
Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:
где T — температура в кельвинах, а λmax — длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.
Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).
Видимый цвет абсолютно чёрных тел с разной температурой представлен на диаграмме.