Законы излучения абсолютно черного тела

   лго

Экспериментально законы излучения черного тела изучались в конце 19 в. Результаты распределения энергии в спектре излучения черного тела для разных температур представлены графически

Вывод:

Спектральная излучательная способность абсолютно черного тела увеличивается с возрастанием температуры для каждой длины волны.

Кривые имеют один максимум.

Чем больше температура, тем максимум более острый

С увеличением температуры максимум смещается в область коротких длин волн.htmlconvd-TiymoO_html_7b72aa36

Кривые не пересекаются.

Теоретически эти кривые были объяснены Вином, Релеем и Джинсом, Планком и получены следующие законы:

1). Закон смещения Вина   -температура тела

-const= (постоянная Вина).

Длина волны, на которую приходится максимум спектральной излучательной способности, обратно пропорциональна температуре.

2). Закон Стефана-Больцмана        , где

– энергетическая светимость (интегральная лучеиспускательная способность тела).

равна энергии, излучаемой с единицы площади поверхности за единицу времени во всем интервале длин волн.

(постоянная Стефана-Больцмана).

 

Основной задачей теории теплового излучения является объяснение экспериментального распределения энергииimg6 в спектре излучения абсолютно черного тела, т.е. получение аналитического выражения для функции , .

Исходя из классической (волновой) физики Релей, Джинс получили зависимость:

 

Сравнение этих результатов с экспериментом показывает, что выводы теории хорошо совпадают с экспериментом в области малых частот, а в области больших частот кривая уходит в бесконечность, что противоречит законам равновесного излучения. Эту ситуацию Эренфест назвал ультрафиолетовой катастрофой.

Эту же проблему решает Вин и получает результаты:

которые дают хорошее совпадение с экспериментом в области больших частот.

Вывод: законы классической физики не объясняют эксперимента во всей области излучения черного тела.

М. Планк, решая ту же проблему, в 1900году высказывает предположение о том, что энергия излучается не непрерывно ( в соответствии с волновой физикой), а дискретно, т.е. в виде порций энергии , где — частота излучения, — постоянная Планка,

h =image15862

Планком была получена формула для которой теоретические и экспериментальные данные совпадают.

Формула Планка запишется: , где k — постоянная Больцмана =   c = – скорость света в вакууме.

С 1900 года начинает развиваться квантовая физика, в основе которой лежит идея Планка о квантовании энергии. Новая физика не перечеркивает старую, а включает ее результаты как предельные. Бор сформулировал принцип дополнительности: ни волны, ни частицы никогда не проявляют одновременно в одном эксперименте и волновые и корпускулярные свойства. В каждом случае, для полного описания явления необходимо использовать и волновую и корпускулярную модель и каждая имеет свою границу применимости. Излучению присущ корпускулярно-волновой дуализм. Чем короче длина волны, тем больше проявление корпускулярных свойств частиц, чем больше длина волны – волновые свойства излучения.

You can leave a response, or trackback from your own site.

Leave a Reply