Описание светового потока в квантовом приближении.

Квантовая природа света объясняет и такое новое явление, как фотоэффект, а также химическое действие света, играющее большую роль в жизни природы. Фотону, вырывающему электрон из металла, нужно затратить работу на отрыв электрона из поля ядра атома, затем на преодоление сил связи, возникающих на поверхности металла, и, наконец, для придания скорости вылетевшему электрону. Как известно, только в специально поставленных опытах квант света отрывает электрон от ядра атома, в обычном же фотоэффекте, электроны давно обобществлены в полосах проводимости металла и обладают большим запасом кинетической энергии. Добавочная энергия фотона требуется, чтобы совершить работу выхода и дать ускорение электрону. Поэтому красная граница фотоэффекта зависит от природы поверхности металла фотоэлемента.

Фотон – это элементарная частица, квант энергии электромагнитного поля.

 – формула Эйнштейна

Фотон – это элементарная частица, которая существует только в движении.

Фотон характеризуется энергией, массой, импульсом.

Эти 3 Формулы связывают квантовые характеристики фотона с частотой.

Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения. Модель абсолютно черного тела.

Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое веществом за счет его внутренней энергии (внутренняя энергия вещества обусловлена движением атомов и молекул).

Тепловое излучение существует всегда.

Тепловое излучение испускается в широком интервале длин волн и характеризуется сплошным спектром.

Характеристики теплового излучения:

1. Энергетическая светимость  – это отношение светового потока dФ, испускаемого элементом поверхности dS в телесном угле от 0 до 2П на всем интервале длин волн от 0 до ∞ и площади этой поверхности.

 (Вт/м²)

2. Распределение энергии в спектре излучения описывается спектральной плотностью энергетической светимости – отношение энергетической светимости  в элементарном интервале длин волн к величине этого интервала

3. Коэффициент монохроматического поглощения (поглощательная способность) – это отношение энергии поглощенной телом к энергии, падающей на тело для каждой длины волны.

Абсолютно чёрное тело – это физическая модель, которая поглощает всё падающее на неё излучение.

Абсолютно чёрных тел в природе не существует. Близким к единице коэффициентом поглощения обладают сажа и платиновая чернь. Сажа поглощает до 99 % падающего излучения в видимой области и до 98% в инфракрасной области излучения.

Оптическая пирометрия.

Оптическая пирометрия – совокупность оптических бесконтактных методов измерения температуры.

Эти методы основаны на измерении характеристик излучений нагретого тела и сравнении с характеристиками абсолютно чёрного тела. Приборы, которые используются для этого – пирометры.

В зависимости от того, какой закон равновесного теплового излучения используется, различают яркостную, цветовую и радиационную температуры. Они ниже, чем истинная температура тела, поэтому они условные.

Яркостная температура – соответствует такой температуре а.ч.т., при которой его спектральная плотность энергетической яркости для определения длины волны равна спектральной плотности энергетической яркости нагретого тела с истинной температурой.

Энергетическая светимость – это отношение светового потока dФ и площади этой поверхности. В энергетической яркости не весь телесный угол, а только его часть.

Цветовая температура – такая температура а.ч.т., которая в рассматриваемом интервале длин волн имеет такое же относительное распределение интенсивности, что и исследуемое тело, т.е. форма спектров испускания одинакова.

Радиационная температура – такая температура а.ч.т., при которой его энергетическая светимость равна энергетической светимости исследуемого тела.

Теория эффекта Комптона.

Эффект Комптона – некогерентное рассеяние фотонов на свободных электронах, Эффект сопровождается изменением частоты фотонов, часть энергии которых после рассеяния передается электронам.

Диаграмма импульсов при упругом рассеянии фотона на покоящемся электроне

,  – комптоновская длина волны

Квадрат амплитуды световой волны в какой-либо точке экрана является мерой вероятности попадания электрона в эту точку экрана.

Волновые и квантовые свойства взаимодополняют друг друга.

Вероятности переходов.

Квантовые переходы происходят случайно.

 – изменение населенности

 – вероятность спонтанного перехода или коэффициент Эйнштейна

 – населенность возбужденного уровня

 – интервал времени

 – коэффициенты Эйнштейна для вынужденных переходов с поглощением и испусканием соответственно

 – объемная плотность энергии внешнего перехода

 – вероятности вынужденных переходов с поглощением и с испусканием.

Описание светового потока в квантовом приближении.

Квантовая природа света объясняет и такое новое явление, как фотоэффект, а также химическое действие света, играющее большую роль в жизни природы. Фотону, вырывающему электрон из металла, нужно затратить работу на отрыв электрона из поля ядра атома, затем на преодоление сил связи, возникающих на поверхности металла, и, наконец, для придания скорости вылетевшему электрону. Как известно, только в специально поставленных опытах квант света отрывает электрон от ядра атома, в обычном же фотоэффекте, электроны давно обобществлены в полосах проводимости металла и обладают большим запасом кинетической энергии. Добавочная энергия фотона требуется, чтобы совершить работу выхода и дать ускорение электрону. Поэтому красная граница фотоэффекта зависит от природы поверхности металла фотоэлемента.

Фотон – это элементарная частица, квант энергии электромагнитного поля.

 – формула Эйнштейна

Фотон – это элементарная частица, которая существует только в движении.

Фотон характеризуется энергией, массой, импульсом.

Эти 3 Формулы связывают квантовые характеристики фотона с частотой.