Лекция7 Формула Планка

Объемная плотность энергии равновесного излучения в замкнутой полости и распределение этого излучения по частотам не зависит от материала стенок и полностью определяется температурой. Поэтому в качестве теоретической модели абсолютного черного тела можно взять систему гармонических осцилляторов со всевозможными собственными частотами. Каждый из них соответствует монохромному излучению черного цвета. Пусть <ξj>- среднее значение энергии осциллятора с собственной частотойν. Тогда испускательная способность абсолютного черного тела:r*ν=2Piν^2/c*c

Правильное выражение этой величины удалось получить Планку путем введения кантовой гипотезы по которой энергия осциллятора может принимать только определенные значения= целому числу элементарных порций энергии, кот. Будем называть ξν=nξν0,n=0,1,2,3…Если считать, что распределение осциллятора по возможным дискретным энерг. Состояниям , которые описываются Больцманом, то вероятностьpnнахождения осциллятора в состоянии с энергией будет равно:Pn=Cexp[-nξν0/kT]. С-постоянный коэф. Который определяется из условия нормировки. Сумма(0 беск)Pn=1. < ξν >= Сумма(0 беск)Pn*n* ξν0. Можно показать, что < ξν >= ξν0/(exp[ξν0/kT]-1). ξν 0=nν. Формула Планка для испускательной способности может быть записана:

R*ν=2Piν*ν/c^2*hν/(exp[hν/kT]-1). Если воспользоваться формулой Планка, то ихR*э=§(0 беск)r*νdν можно получитьR*э=σT^4.dzν*/dν=0. Если обозначитьam-длина волны, соотв.Maxзначениюrν*, Тоam*T=b, гдеb–постоянная Вина, а соотношение закон смещения Вина. Длина волны, соотв.Maxзначение испускательной способности абсолютного черного тела обратно пропорциональна температуре этого тела.Am=b/T.

Основы квантовой оптики Внешний фотоэффект и его законы

Квантовой оптикой называется раздел физики, которой занимается изучением явлений, в которых проявляется квантовая природа света. Фотоэффект в газах состоит в ионизации молекул и атомов газа под действием света. Этот процесс- тотопонизация. В конденсированных средах различают внешний и внутренний фотоэффект. Внешний- это испускание электронов веществом под действием света. Внутренний- перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках под действием света. Он проявляется в концентриров. Носителях тока в среде и приводит к соединению фотопроводимости или к образованию вентильного фотоэффекта.

Фотопроводимость- увеличение проводимости вещества под действием света. Вентильный фотоэффект- возникновение ЭДС под действием света в системе, состоящей из контактных полупроводников и металла или 2 контактных полупроводников разного материала.

Закон внешнего фотоэффекта

1) Закон Стомтова. При неизменном спектральном составе света, падающего на фотокатод ток насыщения ~ энергетической освещенности катода. 2) Для данного фотокатода maxначальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты света и не зависит от его интенсивности. 3)Для каждого фотокатода существует красная граница фотоэффекта- минимальная частота при которой еще возможен фотоэффект.IIиIIIзаконы не объясняются класс. Эл.м. теорией света. По этой теории вырывание электронов проводимости из металла является результатом их раскачивания Эл.м. полем световой волны, кот. Должно усиливаться при увеличение интенсивности света и пропор. Ей энергетической светимости катода.IIиIIIзаконы объясняются квантовой теорией света, развивая гипотезу Планка о квантовании энергии атомов осцилляторов, гипотеза о том что свет не только испускается но распр. В пространстве веществом в виде отдельных дискретных квантов Эл.м. излучения- фотонов.

Все фотоны монохромного излучения с частотой ν имеют 1 и ту же энергию. В случае поглощения света веществом каждый поглощенный фотон передает всю свою энергию частице вещества. При внесение фотона, фото электрон получает энергию w=νh. Для выхода фото электрон должен совершить работу выхода. Для внешнего фотоэффекта Эйнштейном было придумано уравнение, выражающее закон сохранения энергии при внешнем фотоэффекте:kν=A+mVmax*Vmax/2. Из этого уравнения вытекает второй закон фотоэффекта:mVmax*Vmax/2=eU0=hν-A. Максимальная кинетическая энергия электрона зависит от частоты по линейному закону. Она стремится к 0 при частотеν0- красной границе внешнего фотоэффекта. Следовательноν0 зависит только от работы выхода электронов из металла. Масса фотона с энергиейhνможно найти из закона взаимосвязи массы и энергии.Mf=hν/c*c. Импульс фотона:Pf=Mf*c=h/a,Pf=h/2Pi*k.