Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф 3 физика: оптика. Квантовая физика (шифр дисциплины и ее название в строгомсоответствии с государственным образовательнымстандартом и учебным планом)

ми телами,называется равновесным. Опыт показывает, что в природе излучение всегда равновесно, т.е.его интенсивность и спектральный состав в точности соответствует темпе-ратуре излучившего его тела. Существующий между различными участками поверхности тепловой баланс должен выпол­няться для всех каналов теплообмена, т.к. в противном случае можно бы было перекрыв лю­бой из них добиться нарушения равновесия,что противоречит законам термо-динамики.В частности.это значит.что равновесие выполняется для каждого частотного интервала. Выделим внутри полости некоторую площадку S, излучательная способность которой равна Е,Т, а поглощательная - А,Т , и пусть на эту площадку падает поток энергии dФпад.B интервале частот от  до + d площадка излучает поток энергии dФизл = Е,Т Sd и поглощает dФпог = А,ТdФпад.В равновесии dФизл = dФпад. Из этого следует: dФпад = dS . Заменим теперь площадку S участком поверхности абсолютно черного тела с излучатель-ной способностью ,Т .Равновесие от этого нарушится не должно, и поток падающей энер-гии должен сохранить свое значение: dФпад = ,Т S d . Сравнивая это выражение с выраже-нием для падающего потока энергии на площадку S, получим: т.е. отношение испускательной и поглощательной способностей остается постоянным для любого тела.. Другими словами, их отношение есть универсальная функция частоты и температуры.Это положение носит название закона Кирхгофа. Вывод выражения для излучательной способности. Это выражение впервые было получено М.Планком, который, опираясь на известный ему экспериментальный материал, предположил, что энергия световой волны пропорцио­нальна не квадрату ее амплитуды, а частоте , т.e. Есв = h , где h - коэффициент пропорцио­нальности, известный теперь как постоянная Планка ( h = 6,62 10 -34 Дж сек.), причем про-цесс излучения происходит не непрерывно, а отдельными порциями - квантами. В связи с этим предположением энергия диполей также изменяется скачком от E1 до Е2. Однако мы при­ведем более простой вывод, принадлежащий А.Эйнштейну. Основная идея этого вывода сос­тоит в том, что кроме спонтанных актов излучения, происходящих с вероятностью А i k существуют вынуженные элементарные акты излучения и поглощения под действием внеш-ней пе­риодической силы, вероятности которых Вi k или Вk i , в зависимости от направления перехода. Рассмотрим систему, состоящую из большого числа (No) диполей, находящуюся в сос-тоя­нии равновесия с тепловым излучением, спектральная плотность энергии которого( т.е. излучательная способность) равна ,Т . Обозначим энергию диполя до момента излучения через E1, a энергию диполей после излуче­ния – E2 ; число диполей в состояниях е1 и Е2 - через N1и N2 . Количество спонтанных пере­ходов из состояния с энергией е1 в состояние с энергией Е2 равно = A12 N1 .B то же время под действием теплового излучения, характеризующегося излучательной способ-нос­тью ,Т происходят вынужденные переходы как из состояния 1 в состояние 2, так и обратно.Число этих переходов равно  = n1В12 ,Т ,  = N2 B21,Т . В состоянии теплового равновесия число переходов из состояния I в состояние 2 дол­жно равняться числу переходов из состояния 2 в состояние l.Ha основании этого запишем  + = или А12N1 +n1В12 ,Т = N2 B21,Т . Отсюда находим ,Т : ,Т =. Для оценки отношения N2 / n1 используем представления классической статистики, позволяющей на основании распределения Больцмана вычислить число частиц с заданной энергией: ; , где N0 -общее число частиц в системе. Отсюда . Тогда с учетом того, что, как показывает эксперимент,В12 =В 21 , получим ,Т = . В последнем выражении использовано пред­ставление Планка, что E1 –E2 = h. Отношение A12 / B12 не может быть вычислено в нашем курсе. Строгий расчет показывает, что оно рав-но h3 /с2 , где с – скорость света. Поэтому выражение для излучательной способности при-обретает следующий вид: ,Т = . Рис.61 Зависимость излучатель- ной спосбности от частоты и температуры. Графическая зависимость излучательной способности приведена на рис.61, где по оси частот отложена угло-вая частота  =2n. § 13-3 Законы Стефана- Больцмана и Вина. Из рис.61 видно, что для каждой температуры излучательная способность имеет макси­мальное значение при определенной частоте излучения. Для определения этой частоты про­ведем исследова-ние на экстремум величины ,Т , предварительно проведя замену перемен-ной в целях сокращения записи. Введем новую переменную х: х =; тогда  = ; 3 = и d = dx . Теперь выражение для излучательной способности приобретает такой вид:

Похожие:

	Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 7 Физика: оптика;... ...		Российской федерации курский государственный технический университет ...
	Учебно-методический комплекс дисциплины гсэ. В 2 семейное право шифр... ...		Учебно-методический комплекс дисциплины гсэ. В 2 кпв: семейное право... ...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по физике для... Электричество и магнетизм, волновая и квантовая оптика, атомная и ядерная физика		Учебно-методический комплекс дисциплины «Учет на предприятиях малого бизнеса» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Торговый маркетинг» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего...		Учебно-методический комплекс дисциплины «антикризисное управление» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Деловой иностранный язык» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего...		Учебно-методический комплекс дисциплины «хозяйственное право» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего...