- •Введение
- •Содержание разделов дисциплины
- •Тема 2.2 Термодинамика
- •Тема 2.3 Реальные газы
- •Тема 2.4 Свойства жидкостей и твердых тел
- •Раздел 3. Электричество и магнетизм
- •Тема 3.1 Элементы электростатики
- •Тема 3.2 Постоянный электрический ток
- •Задания для самостоятельной работы студентов и методические указания по их выполнению
- •Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Способ 2
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Элементы электростатики Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона
- •Напряженность электрического поля
- •Потенциал поля точечных зарядов. Работа по перемещению зарядов в поле
- •Движение заряженных частиц в электрическом поле
- •Электрическая емкость. Конденсаторы
- •Энергия электрического поля
- •Постоянный электрический ток Основные формулы
- •Сила тока I
- •Сопротивление однородного проводника r
- •Сопротивление соединения проводников:
- •Закон Ома
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Закон Ома для участка цепи
- •Закон Ома для всей цепи
- •Правила Кирхгофа
- •Работа и мощность тока
- •Электромагнетизм Основные формулы
- •Принцип суперпозиции (наложения) магнитных полей
- •Закон Био-Савара-Лапласа
- •Закон электромагнитной индукции
- •Индуктивность контура с током
- •Объемная плотность энергии магнитного поля
- •Примеры решения задач
- •Механические колебания и волны Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Кинематика гармонических колебаний
- •Волны в упругой среде
- •Электромагнитные колебания и волны Основные формулы
- •Формула Томсона
- •Связь длины электромагнитной волны с периодом т и частотой колебаний
- •Скорость электромагнитной волны в среде с диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Геометрическая оптика и фотометрия Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Геометрическая оптика
- •Фотометрия
- •Тепловое излучение, квантовые свойства света Основные формулы
- •Закон Кирхгофа
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина
- •Фотоэлектрический эффект
- •Строение атома Резерфорда – Бора Основные формулы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Строение ядра атома Основные формулы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Основные единицы физических величин си
- •Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц
- •Основные физические постоянные
- •Литература
- •Содержание
-
Закон Кирхгофа
Отношение излучательной способности тела к его поглощательной способности для данных частот и температур одинаково для всех тел и равно излучательной способности абсолютно черного тела :
- интегральная излучательная способность черного тела
-
Закон Стефана – Больцмана - излучательная способность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры
- постоянная Стефана – Больцмана;
Т – абсолютная температура.
-
Закон смещения Вина
Длина волны , соответствующая максимальному значению излучательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре Т.
- постоянная Вина.
-
Энергия кванта излучения
- постоянная Планка; - частота излучения.
-
Формула Планка
- излучательной способности абсолютно черного тела;
- постоянная Больцмана.
-
Энергия фотона
-
Масса фотона
-
Импульс фотона
-
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
А – работа выхода электронов из металла; - масса электрона; - максимальная скорость фотоэлектронов.
-
Красная граница фотоэффекта
.
Примеры решения задач
Пример 1. Исследование спектра излучения Солнца показывает. Что максимум спектральной плотности энергетической светимости соответствует длине волны 500 нм. Принимая Солнце за черное тело, определить его энергетическую светимость.
Дано: |
Решение: |
|
Энергетическую светимость найдем из закона Стефана – Больцмана (1) |
|
|
Температуру излучающей поверхности выразим из закона смещения Вина , откуда (2) Подставляя (2) в (1) окончательно находим |
Вычисления:
.
Ответ:
Пример 2. Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности серебра ультрафиолетовым излучением с длиной волны 0,155 мкм.
Дано: |
Решение: |
|
Максимальную скорость фотоэлектронов найдем из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта: (1) Длина волны и частота излучения связаны соотношением (2) |
|
|
Подставляя (2) в (1) получим (3) Из формулы (3) окончательно находим скорость фотоэлектронов (4) |
Вычисления:
Ответ: .
Задачи для самостоятельного решения Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина
-
Температура верхних слоев Солнца равна 5,3 кК. Считая Солнце черным телом. Определить длину волны , соответствующую максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости.
-
Определить температуру, при которой энергетическая светимость абсолютно черного тела равна 10 кВт/м2.
-
Абсолютно черное тело нагрето до температуры 3000 К. Найти длину волны , соответствующую максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости и энергетическую светимость .
-
Во сколько раз изменилась (увеличилась, уменьшилась) энергетическая светимость абсолютно черного тела , если длина волны , соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости уменьшилась с 2 мкм до 1 мкм.
-
Во сколько раз надо увеличить термодинамическую температуру черного тела, чтобы его энергетическая светимость возросла в два раза.