Квантовая оптика
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Тепловое излучение
Фотоэффект
Фотоэффект
Фотоэффект
Эффект Комптона
Фотоны
Корпускулярно-волновой дуализм света
290.51K
Категория: ФизикаФизика

Квантовая оптика

1. Квантовая оптика

1.
2.
3.
4.
5.
Тепловое излучение
Фотоэффект
Эффект Комптона
Фотоны
Корпускулярно-волновой дуализм света

2. Тепловое излучение

Все тела в той или иной степени излучают
электромагнитные волны. Тела, нагретые до
достаточно высоких температур, светятся, а при
обычных температурах являются источниками
инфракрасного (ИК) излучения.
Тепловое излучение – электромагнитное
излучение, испускаемое веществом и
возникающее за счёт его внутренней
энергии.

3. Тепловое излучение

Свойства:
•Тепловое излучение распространяется по всем
направлениям, неполяризовано и некогерентно
•Тепловое излучение имеет сплошной спектр
•Тепловое излучение приводит к
термодинамическому равновесию систему тел,
обменивающуюся излучением
• Тепловое излучение сильно зависит от
температуры источника излучения

4. Тепловое излучение

Спектр теплового излучения:
- 10
6´ 10
rω,T
- 10
4´ 10
- 10
2´ 10
0
0
14
5´ 10
ω, рад/с
15
1´ 10
1.5 ´ 10
15

5. Тепловое излучение

Характеристики теплового излучения:
1. Энергетическая светимость – энергия электромагнитных
волн, испускаемая единицей площади поверхности тела в
единицу времени во всём спектральном диапазоне частот.
dW
RT
dS dt
Âò
ì 2

6. Тепловое излучение

Характеристики теплового излучения:
2. Испускательная способность тела (спектральная
плотность излучения) – энергия излучения, испускаемая
единицей площади поверхности тела в единицу времени в
единичном интервале частот
d R ,T r ,T d
r ,T
d R ,T
d

7. Тепловое излучение

Характеристики теплового излучения:
2 c
2
d 2 d
d
2 c
2 c
d R ,T r ,T d
d R ,T r ,T d
d R ,T d R ,T
r ,T r ,T
RT r d
0
d
2
r ,T
d
2 c

8. Тепловое излучение

Характеристики теплового излучения:
3. Поглощательная способность тела – отношение поглощенного
телом потока электромагнитных волн к падающему потоку
a ,T
d ,T
d ,T
0 a ,T 1

9. Тепловое излучение

Абсолютно черное тело
Абсолютно черное тело – это тело, которое полностью поглощает
падающее на него излучение во всем спектральном диапазоне и
при любой температуре
a ,T 1

10. Тепловое излучение

Закон Кирхгофа
r ,T
a ,T
r ,T
1 a ,T
*
... r ,T f ( , T )
2

11. Тепловое излучение

Законы теплового излучения:
Закон Стефана - Больцмана
R r d T
*
T
*
,T
4
0
5, 6686 10
RT AT R
*
T
8
Âò
ì 2 Ê4
0,1 AT 0,9

12. Тепловое излучение

Законы теплового излучения:
Закон смещения Вина
10
4´ 10
- 6
2.43×.10
rλ,T
10
3´ 10
T m b
10
2´ 10
3
b 2,9 10 ì Ê
10
1´ 10
0
0
- 6
5´ 10
- 5
1´ 10
λ, м
- 5
1.5´ 10
- 5
2´ 10

13. Тепловое излучение

Теоретическое описание теплового излучения
Формула Рэлея – Джинса
Ультрафиолетовая катастрофа
- 10
2´ 10
- 10
1.5´ 10
1´ 10
rω,T
kT
2 2
2 2
4 ñ
4 ñ
2
- 10
*
,T
r
- 11
5´ 10
0
0
14
5´ 10
ω, рад/с
15
1´ 10
15
1.5´ 10
2

14. Тепловое излучение

Теоретическое описание теплового излучения
Гипотеза квантов
Формула Планка
h
e
1,055 10 34 Äæ ñ
h 2 6,62618 10
34
Äæ ñ
*
,T
r
*
,T
r
4 2 c 2
5
kT
1
2
4 2 ñ2
1
e
2 c
kT
1
e
kT
1
3
4 2 ñ2
1
e
kT
1

15. Тепловое излучение

Теоретическое описание теплового излучения
Формула Планка
k T
ekT 1
r
kT
1
1
kT
kT
2 2
4 ñ
2
*
, T
k T
e
r *,T
kT
e
1
e
2 2
4 ñ
3
kT
kT

16. Тепловое излучение

Теоретическое описание теплового излучения
Вывод законов Стефана – Больцмана и
Смещения Вина из формулы Планка
kT
*
*
RT r ,T d
2
4
c
0
4
x 3d x
2 k 4 4
4
T
T
0 e x 1 60 c2 3
2 c
0, T m
b
d
4,965 k
*
,T
dr

17. Фотоэффект

m v 2max
eU ç
2

18. Фотоэффект

Законы внешнего фотоэффекта
•Фототок насыщения прямо пропорционален падающему на
катод световому потоку (число выбитых из катода электронов
пропорционально интенсивности света)
•Максимальная начальная скорость фотоэлектронов зависит
от частоты падающего света и не зависит от его
интенсивности
•Существует красная граница фотоэффекта – частота
излучения, при которой фотоэффект либо начинается, либо
прекращается
2 c
êð
êð

19. Фотоэффект

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
2
max
mv
ô h Aâû õ
2
ñ
ch
h êð Aâû õ , êð
êð Aâû õ

20. Эффект Комптона

2
(1 cos )
mc
o
2
c
0,0243 A
mc

21. Фотоны

hc
ô h
h h
mô c ô , mô 2
,
c
c
2
k
, pô k
2
h h 2
pô mô c
c

22. Корпускулярно-волновой дуализм света

Г. Брэгг: «Свет ведет себя подобно волнам по
понедельникам, средам и пятницам, подобно частицам
по вторникам, четвергам и субботам и ни с чем не
сравним по воскресеньям»
English     Русский Правила