Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Курс лекций по физике Законы теплового излучения Фотоэффект Ядерная модель атома Квантовые генераторы Зонная теория твёрдых тел Электропроводимость металлов Ядерная физика Дозиметрия

Курс лекций по физике Примеры решения задач

Законы теплового излучения

 Энергию, излучаемую с единицы поверхности нагретого тела и приходящуюся на единичный диапазон частот, называют спектральной испускательной способностью тела или спектральной плотностью энергетической светимости (rω,Т ).

rω,Т  r(ω,Т) , Дж/м2

 ω – частота излучения;

  Т – температура тела.

 Суммарная мощность, излучаемая с единицы поверхности тела по всему диапазону частот

 

Называется энергетической светимостью ( R ).

 Спектральную испускательную способность можно представить и как функцию длины волны излучения λ.

rλ,Т dλ = rω,T dω.

Учитывая, что  получаем  .

Прямоугольный контур с током в однородном магнитном поле Рассмотрим прямоугольную плоскую рамку с током, помещенную в однородное магнитное поле

 Знак << – >> носит формальный характер т.к. указывает лишь на то, что с возрастанием длины волны λ частота убывает, и его можно опустить.

 Спектральной поглощательной способностью (aω,T) тела называют безразмерную величину

 , где

dФω – поток излучения в узком диапазоне частот (ω+dω), падающего на поверхность тела;

 - поток излучения, поглощаемый телом.

 Тело, у которого aω,T < 1 и одинакова по всему диапазону частот называется серым телом.

 Абсолютно черным телом (АЧТ) называют тело, у которого aω,T = 1 на всех частотах и при любых температурах. В теории теплового излучения оно является эталонным телом.

 Моделью АЧТ является замкнутая полость с малым отверстием, диаметр которого значительно меньше поперечных размеров полости, которая может иметь любую форму и может быть изготовлена из любого непрозрачного материала.

 1 - 3

 

 Именно малому отверстию в полости

и приписывается свойство АЧТ. Если

стенки полости поддерживать при некоторой

температуре Т, то отверстие будет излучать

как абсолютно черное тело с температурой Т.

 Закон Кирхгофа

Отношение испускательной и поглощательной способностей одинаково для всех тел в природе, включая абсолютно черное тело, и при данной температуре является одной и той же универсальной функцией частоты (длины волны).

 или

 , где

 и  - испускательные способности АЧТ

 Зная  и aω,T реального тела можно определить энергию, излучаемую этим телом в любом диапазоне частот.

 Закон Стефана-Больцмана

Энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной (термодинамической) температуры.

R* = σT4 , где

σ = 5,671.10-8  Вт/м2К4 - постоянная Стефана-Больцмана.

 Для реальных тел R = AТR* = ATσT4 , где АТ - интегральная поглощательная способность тела, которая зависит от температуры и всегда меньше единицы ( АТ < 1 ).

1. Элементы квантовой механики Корпускулярно-волновой дуализм материи. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей. Оценка энергии основного состояния атома водорода. Волновая функция и ее статистический смысл. Амплитуда вероятностей. Уравнение Шредингера (временное и стационарное). Частица в одномерной потенциальной яме. Туннельный эффект.
Фотопроводимость полупроводников