Теплове випромінювання та його рівноважність

Ін Ф

Закони фотоефекту.

Сила фотоструму насичення прямопропорційна падаючому на електрод світловому потоку.

Щоб струм не протікав, потрібно прикласти затримуючу (гальмуючу) напругу, за якою можна визначити кінетичну енергію фотоелектронів.

еUз =

Змінюючи частоту подаючого світла, Столєтов визначив кінетичну енергію фотоелектронів і встановив другий закон:

Максимальна кінетична енергія фотоелектронів лінійно зростає з частотою світла і не залежить від його інтенсивності.

Найменша частота хвилі, при якій ще можливий фотоефект, наз. червоною межею фотоефекту. Або:

Найбільша довжина хвилі, при якій ще можна спостерігати фотоефект, наз. червоною межею фотоефекту.

Третій з-н фотоефекту:

Поріг фотоефекту (червона межа) визначається тільки матеріалом електрода і не залежить від інтенсивності випромінювання.

3. Явище фотоефекту і його закони пояснюється квантовою теорією.

Енергія кварта, яка починається тілом, йде н роботу щодо виривання електрона (А6) і надання йому кінетичної енергії (Ек)

Е=А6+Ек

h λ=Ав + - р-ня Ейнштейна

Для кожної речовини існує найменша частота λmin, при якій ще можливий фотоефект V=0,

λ min = А – умова фотоефекту.

λ Λmin = - червона межа фотоефекту

h = 0,63. 10-34 Дж.с.

5. Генерація вільних носіїв зарядів у напівпровіднику, яка відбувається внаслідок опромінення напівпровідника, наз. внутрішнім фотоефектом.

При зовнішньому фотоефекті ел-ни вириваються з речовини, а при внутрішньому залишаються всередині неї.

У деяких н/п внутр.фотоефект створється інфрачервоними променями, що має важливе значення для практики. Додаткова провідність н/п, зумовлена опроміненням, наз.фотопровідністю.

Внутрішній фотоефект використано в будові фото опорів і фотоелементів.

1 е В = 1,6.10-19 Дж

h = 4,1.10-15 еВ.С

Дослідним шляхом установлено, що усі тіла, що мають відмінну від 0 температуру Т, випромінюють електромагнітні хвилі. Теплове випромінювання ­­­­¾ це електромагнітне випромінювання тіла, що має температуру Т>0. Випромінювання відбувається за рахунок внутрішньої теплової енергії тіла. Теплове випромінювання знаходиться в динамічній рівновазі з внутрішньою енергією тіла: при збільшенні температури тіла збільшується енергія випромінювання і навпаки, при зменшенні температури тіла зменшується енергія випромінювання.

Теплове випромінювання має такі інтегральні та диференціальні характеристики

Енергетична світність ­­­­¾ енергія R_T, що випромінюється за одиницю часу з одиничної площі поверхні, на всіх дожинах хвиль, в усіх напрямках (у тілесному куті в стр). Отже енергетична світність є потужністю випромінювання з одиниці поверхні цього тіла в інтервалі частот . Енергетична світність є інтегральною характеристикою теплового випромінювання.

Випромінювальна здатність. В інтервалі частот енергетична світність пропорційна

.

Коефіцієнт пропорційності називається випромінювальною здатністю, який чисельно дорівнює енергетичній світності тіла в одиничному інтервалі частот (=1). Отже випромінювальна здатністьє потужністю випромінювання з одиниці поверхні цього тіла в одиничному інтервалі частот . Випромінювальна здатність є диференціальною характеристикою теплового випромінювання.

Якщо мова йде про енергетичну світність в інтервал довжин хвиль dl, то вона теж пропорційна інтервалові dl

.

З рівності енергії випромінювання як у термінах інтервалу довжини хвилі так і в термінах частоти хвилі

випливає, що

і остаточно одержуємо зв'язок випромінювальної здатності в термінах залежності від частоти й довжини хвилі

,

або

.

Поглинальна здатність ­­­­¾ відношення світлового потоку поглинутого поверхнею тіла при температурі Т на частоті , до світлового потоку , що падає нормально на ту ж поверхню тіла на тій же частоті

. (1)

За визначенням величина поглинальної здатності лежить в інтервалі [0, 1]. Поглинальна здатність є диференціальною характеристикою теплового випромінювання.

Для аналізу теплового випромінювання вводиться модель абсолютно чорного тіла (АЧТ) – це тіло, яке при всіх температурах і на всіх частотах має поглинальну здатність . Жодне з тіл у природі не може вважатися абсолютно чорним, але найкращим наближенням до нього може бути порожнина сфери з малим отвором, яку показано на Мал.176. Електромагнітний промінь, що заходить усередину сфери, після численних поглинань і віддзеркалень, практично не вийде з порожнини сфери. Така порожнина буде мати поглинальну здатність =1.

Дата добавления: 2014-01-05