Тепловое излучение и квантовая гипотеза. Лекция 2-3

1.

Тепловое излучение
и квантовая гипотеза
Лекция 2-3
Макс Планк (1858-1947)

2.

Тепловое равновесное излучение
Это электромагнитное излучение, возникающее за
счет внутренней энергии излучающего тела и
зависящее только от температуры и оптических
свойств этого тела.

3.

Тепловое равновесное излучение
Эксперименты показывают, что
тепловое излучение имеет
непрерывный спектр:
нагретое тело испускает
некоторое количество энергии
излучения в любом диапазоне
частот или длин волн.

4.

Диапазоны излучения
Излучение батареи центрального
отопления (350 К) имеет пик энергии в
диапазоне невидимого инфракрасного
излучения.
Раскаленная поверхность Солнца (6000
К) излучает значительную часть энергии
в диапазоне видимого света.
При ядерном взрыве (1000000 К)
большая доля энергии взрыва уносится
коротковолновыми рентгеновским и
гамма- излучением.

5.

Абсолютно чёрное
тело — физическая абстракция,
тело, поглощающее всё падающее
на него электромагнитное
излучение во всех диапазонах и
ничего не отражающее.
Абсолютно чёрное тело само может
испускать электромагнитное
излучение любой частоты и
визуально иметь различный цвет.
Спектр излучения абсолютно чёрного
тела определяется только его
температурой.

6.

Этот вид излучения в отличие от всех других видов
люминесценции, может находиться в состоянии
термодинамического равновесия с нагретыми
телами.
По истечение
некоторого времени
все три тела будут
иметь одинаковую
температуру, равную
температуре стенки.

7.

Модель
абсолютно
черного тела
Наиболее чёрные реальные вещества, например,
сажа, поглощают до 99 % падающего излучения в
видимом диапазоне длин волн, однако
инфракрасное излучение поглощается ими
значительно хуже.
Среди тел Солнечной системы свойствами
абсолютно чёрного тела в наибольшей степени
обладает Солнце.

8.

9.

10.

Поглощательная способность

11.

1 - абсолютно черное тело
2 - серое тело
3 - реальное тело

12.

Закон Кирхгофа
Равновесие в системе может установиться только
в том случае, если каждое тело будет излучать в
единицу времени столько же энергии, сколько
оно поглощает.
Это означает, что тела, интенсивнее
поглощающие излучение какой-либо частоты,
будут это излучение интенсивнее и испускать.

13.

14.

Излучение
абсолютно черного тела имеет
универсальный характер в теории теплового
излучения.
Зная излучательную способность абсолютно
черного тела (универсальную функцию Кирхгофа)
и поглощательную способность реального тела, из
закона Кирхгофа можно определить энергию,
излучаемую этим телом в любом диапазоне
частот или длин волн.

15.

2,9 10 3
Tсолнца
6200 K
7
5 10
b

16.

Закон смещения Вина
С увеличением температуры максимум смещается в
область коротких длин волн, причем произведение
температуры