Часть III. Контрольные вопросы и задачи для самоподготовки
§3.1. Тепловое излучение. Квантовая природа излучения
Какова природа теплового излучения? Почему тепловое излучение является равновесным процессом? Объясните.
Дайте определение основных характеристик теплового излучения: энергетическая светимость RТ, спектральная плотность энергетической светимости r,Т, поглощательная способность тела
.
Какое тело называется абсолютно чёрным, серым? Модель абсолютно черного тела.
Сформулируйте закон Кирхгофа. Чему равна спектральная плотность энергетической светимости r,Т идеально отражающей поверхности?
Сформулируйте законы Стефана-Больцмана и Вина. Изобразите графически зависимость спектральной плотности энергетической светимости r,Т абсолютно чёрного тела от частоты при нескольких постоянных значениях температуры.
Какую функцию описывает формула Рэлея-Джинса? При каких длинах волн она удовлетворительно согласуется с экспериментом? Может ли формула Рэлея Джинса перейти в закон Вина при увеличении частоты электромагнитного излучения ?
В чем сущность «ультрафиолетовой катастрофы»?
Какую гипотезу выдвинул М. Планк при выводе формулы для испускательной способности абсолютно чёрного тела? Каков физический смысл постоянной Планка h и чему она равна?
Какую природу света доказывают законы теплового излучения?
Черное тело нагрели от температуры 500 К до 2000 К, Определить: 1)во сколько раз увеличилась его энергетическая светимость; 2) как изменилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости.
Какова температура печи, если известно, что из отверстия в ней площадью 4 см2 излучается за 1 с энергия 22,7 Дж? Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела?
Черное тело находится при температуре 2900 К. При его остывании длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на 9 мкм. Определить температуру, до которой тело охладилось.
Земля вследствие излучения в среднем ежеминутно теряет с поверхности площадью 1м2 энергию 5,4 кДж. При какой температуре абсолютно черное тело излучало бы такую же энергию?
Котел с водой при температуре 970С излучает энергию на руку наблюдателя, на поверхности которой температура 270С. Во сколько раз больше энергии получит тело при температуре 00С такой же поверхности за одно и тоже время на том же расстоянии? Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.
Какую энергию излучает в течение суток каменное оштукатуренное здание с поверхностью общей площадью 1000 м2, если температура излучающей поверхности 00С? Отношение энергетических светимостей каменного оштукатуренного здания и абсолютно черного тела для данной температуры k=0,8.
Температура поверхности звезды 12000 К. Можно ли определить эту температуру по закону смещения Вина, если земная атмосфера поглощает все лучи с длиной волны короче 290 нм?
Из отверстия в печи площадью 10,0 см2 излучается 250 кДж энергии за 1 мин. В какой области спектра лежит длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности?
Во сколько раз увеличится мощность излучения абсолютно черного тела, если максимум излучательной способности переместится от 700 до 600 нм?
При работе электрической лампы накаливания вольфрамовый волосок нагрелся, в результате чего длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности, изменилась на от 1,4 до 1,1 мкм. Во сколько раз увеличилась при этом максимальная излучательная способность, если его принять за абсолютно черное тело? На сколько изменилась при этом температура волоска?
При каких условиях из формулы Планка получаются закон Вина и формула Рэлея – Джинса?
Пользуясь формулой Планка, получить закон Стефана – Больцмана и найти значение постоянной в законе смещения Вина.