Испускание и поглощение энергии атомами и молекулами

1. Равновесное тепловое излучение. Законы Кирхгофа, Вина и Стефана-Больцмана
Тепловым излучением тела

Тепловое излучение имеет сплошной спектр, однако распределение энергии в нем существенно

Тепловое излучение тел в отличие от других видов излучения (например, люминесценции)

Основные характеристики теплового излучения:

а) Поток излучения Ф – это физическая величина,

б) Энергетическая светимость тела Rе - это физическая величина, равная потоку

Спектральная плотность энергетической светимости rλ – это отношение энергетической светимости тела

Соответственно,
Проинтегрировав дифференциальную формулу по всем длинам волн (от нуля до бесконечности),

г) коэффициент поглощения α (характеризующий способность тела поглощать электромагнитную энергию при

Коэффициент поглощения, рассчитанный для строго определенной длины волны называется монохроматическим коэффициентом

Тело, коэффициент поглощения которого равен 1 для всех частот, называется абсолютно

Абсолютно черных тел в природе не существует – это физическая абстракция.

Тело, коэффициент поглощения которого равен 0 для всех длин волн, называется

Для любых нагретых тел при одинаковой температуре отношение спектральной плотности энергетической

Из закона Кирхгофа вытекают следующие выводы:

1) Спектральная плотность энергетической

2) Так как αλ меньше единицы, то спектральная плотность энергетической

Законы излучения абсолютно черного тела

1) Закон Стефана-Больцмана:
Энергетическая светимость абсолютно черного

Зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны называется энергетическим спектром

Закон смещения Вина:
Длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости абсолютно

2. Надтепловое излучение. Спектры атомов.
Энергия электрона, находящегося в электронной оболочке атома,

Это означает, что электрон в атоме может находиться только в некоторых

Энергетические состояния схематически изображают в виде энергетических уровней.
Самый нижний энергетический уровень

При переходе электрона из одного стационарного состояния в другое поглощается или

Энергия фотона равна разности энергий уровней, между которыми происходит переход:
где h = 6,62·10-34

Обычно энергию фотонов выражают в электронвольтах:
1 эВ = 1,6·10-19 Дж.

Излучаемая атомами энергия формирует спектр испускания, а поглощаемая энергия – спектр

Оптическими атомными спектрами называют спектры, обусловленные переходами между уровнями внешних электронов

Энергия стационарных состояний атома водорода и водородоподобных ионов (He+, Li++, Be+++

где me – масса электрона,
e – его заряд,
ε0 –

Частота фотона, излучаемого при переходе атома водорода или водородоподобного иона из

Оптические атомные спектры являются линейчатыми.
В спектре можно выделить группы линий, называемые

Молекулярные спектры

Молекулы испускают полосатый спектр, который состоит из ряда отдельных полос,

Как и в спектрах атомов, отдельная спектральная линия молекулярного спектра возникает

Частота фотона, испускаемого молекулой при изменении ее энергетического состояния равна:
где ΔWэл.

3. Поглощение света. Закон Бугера.
Поглощением света называют уменьшение интенсивности света, проходящего

где k – натуральный показатель поглощения (физическая величина, обратная расстоянию, на

Поэтому закон Бугера целесообразно записывать для монохроматического света:
где kλ –монохроматический натуральный

Если поглощающим свет веществом является окрашенный раствор низкой концентрации, то в

Коэффициент пропорциональности
называют монохроматическим удельным показателем поглощения.
Объединяя закон Бера с законом Бугера,

На практике закон Бугера – Ламберта – Бера обычно выражают через

Отношение интенсивности излучения, прошедшего сквозь раствор, к интенсивности излучения, упавшего на

Десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания, называют оптической плотностью раствора (D):

С учетом понятия оптической плотности закон Бугера – Ламберта – Бера