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;... ...		Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 4 Физика (шифр дисциплины... ...
	Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 4 Физика (шифр дисциплины... ...		Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 4 Физика (шифр дисциплины... ...
	Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности(специальностям)... Шифр дисциплины и ее название в строгомсоответствии с государственным образовательнымстандартом и учебным планом		Учебно-методический комплекс дисциплины дн(М). В 1 современный физический... ...
	Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности... Шифр дисциплины и ее название в строгомсоответствии с государственным образовательнымстандартом и учебным планом		Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 27. 03 «Квантовая... В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: электродинамика; квантовая механика; физическая оптика; физика твердого...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 "Физика" Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (специальность 010701 "Физика") к обязательному...		Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Ф. 17 Конфликтология... Синкевич И. А., кандидат педагогических наук, зав кафедрой психологии мгпу, доцент
	Содержание программы. Введение. Актуальность компетентностного подхода... Составление алгоритма решения задач по разделам: кинематика, динамика, молекулярная физика, газовые законы, электрический ток, магнетизм,...		Учебно-методический комплекс дисциплины «физика» Маллабоев У. М. Физика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 050100. 62 Педагогическое образование,...
	Учебно-методический комплекс опд. В. 07. Психотерапия (указывается... Целью дисциплины «Психотерапия» является изучение и практическое освоение способов психологической помощи на основе полученных данных...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ы программы традиционны: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, квантовая физика (атомная физика и физика...
	Учебник по физике. Представлены разделы физики в теории, примерах... Открытого колледжа" "Физика". Включает прекрасно иллюстрированный учебник "Открытая физика 5" (все разделы, от Механики до Физики...		Учебно-методический комплекс дисциплины опд. В , фтд семейные конфликты... Е. М. Зубрицкая, кандидат педагогических наук, доцент кафедры общей психологии и психологии развития, проректор по научной работе...