Тепловое излучение Фотоэффект

Август 24, 2022

Главная
Физика
Тепловое излучение Фотоэффект

Содержание

2. Тепловое излучение
3. К концу XIX в физик победила теория о волновой природе света (интерференция, дифракция), но остались вопросы,
4. Люминесценция и тепловое излучение Колебания электрических зарядов, входящих в состав вещества, обусловливают электромагнитное излучение, которое сопровождается
5. Люминесценция и тепловое излучение Все другие виды свечения (излучения света), возбуждаемые за счет любого другого вида
6. Люминесценция и тепловое излучение Люминесценция (от латинского luminescence) - «свечение». Термин введен Видеманом в 1889 году.
7. Люминесценция и тепловое излучение Электролюминесценция - возникает при пропускании электрического тока через определённые типы люминофоров. Разряд
8. Люминесценция и тепловое излучение
9. Люминесценция и тепловое излучение Катодолюминесценция - физическое явление, заключающееся в свечении ( люминесценции) вещества, облучаемого быстрыми
10. Люминесценция и тепловое излучение Хемилюминесценция – свечение при некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии (
11. Тепловое излучение Тепловое равновесие означает, что излучающее тело и поле излучения имеют одинаковую температуру, сколько тело
12. Тепловое излучение
13. Тепловое излучение
14. Тепловое излучение
15. Тепловое излучение График спектральной поглощательной способности тела: 1- АЧТ; 2- серое тело; 3- реальное тело
16. Тепловое излучение
17. Тепловое излучение
18. Тепловое излучение
19. Тепловое излучение
20. Тепловое излучение 6. Спектральная плотность энергетической светимости (излучательная способность) связана с объемной плотностью излучения соотношением:
21. Тепловое излучение
22. Законы теплового изучения Правило Прево (1809 г.): При тепловом равновесии, если два тела поглощают разные количества
23. Законы теплового излучения Закон Кирхгофа Рассмотрим замкнутую полость ,внутри которой находится несколько тел в вакууме. Температура
24. Законы теплового излучения 0
25. Законы теплового излучения
26. Законы теплового излучения
27. Законы теплового излучения Для доказательства закона Кирхгофа рассмотрим теплоизолированную полость А с малым отверстием, внутри которой
28. Абсолютно черное тела (АЧТ) Абсолютно черных тел в природе не существует. Сажа или платиновая чернь имеют
29. Законы теплового излучения Законы Вина - законы опытные ( экспериментальные). Вильгельм Вин – лауреат нобелевской премии
30. Законы теплового излучения
31. Законы теплового излучения
32. Законы теплового излучения
33. Абсолютно черное тело (АЧТ)
34. Законы теплового излучения
35. Законы теплового излучения Формула Рэлея-Джинса
36. Тепловое излучение Формула Рэлея-Джинса
37. Законы теплового излучения
38. Законы теплового излучения
39. Законы теплового излучения
40. Законы теплового излучения
41. Законы теплового излучения
42. Законы теплового излучения
43. Оптическая пирометрия
44. Оптическая пирометрия
45. Тепловое излучение Излучение тел, вызванное их нагреванием Тепловое излучение Ускоренно движущиеся заряженные частицы Источник излучения Свечение
46. физическая величина, численно равная энергии излучения с единицы поверхности за единицу времени в единичном интервале частот
47. Абсолютно черное тело Тело, обладающее свойством поглощать все падающее на его поверхность ЭМ излучение любого спектрального
48. Закон Кирхгофа НЕ зависит от природы тела Отношение спектральной плотности энергетической светимости любого тела к его
49. Следствия из закона Кирхгофа 1. излучение поглощение Максимальной спектральной плотностью энергетической светимости обладает абсолютно черное тело
50. Законы теплового излучения 1879 – эксперимент – Стефан 1884 – теоретическое обоснование – Больцман Энергетическая светимость
51. Закон смещения Вина При повышении температуры λ, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости смещается в сторону
52. Ультрафиолетовая катастрофа Формула Рэлея-Джинса Энергия, излучаемая с 1 м2 за 1 с Определение функции Кирхгофа Исходя
53. Квантовая гипотеза Макс Планк Предложил согласующееся с опытными данными выражение для спектральной плотности энергетической светимости черного
55. Скачать презентацию

Слайд 2

Тепловое излучение

Слайд 3

К концу XIX в физик победила теория о волновой природе света

(интерференция, дифракция), но остались вопросы, которые волновая теория не могла объяснить ( фотоэффект, линейчатые спектры излучения атомов, полосатые спектры молекул, тепловое излучение (ТИ).
Уильям Генрих Брэгг: «Свет ведёт себя подобно волнам по понедельникам, средам и пятницам, подобно частицам по вторникам, четвергам и субботам и ни с чем не сравним по воскресеньям».
Нобелевская премия по физике 1915г. , совместно с сыном (Уильямом Лоуренсом Брэггом) , «За заслуги в исследовании структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей». Премия стала уникальной , так как первый и единственный раз премию получили отец и сын. История знает родственником, которые стали лауреатами, но чтобы оба одновременно и за одно и то же, кроме того, Лоурес был самым молодым лауреатом – 25 лет.

Слайд 4

Люминесценция и тепловое излучение

Колебания электрических зарядов, входящих в состав вещества,

обусловливают электромагнитное излучение, которое сопровождается потерей энергии веществом. При рассеянии и отражении света формирование вторичных световых волн и продолжительность излучения веществом происходит за время, сравнимое с периодом световых колебаний.
Если же излучение продолжается в течение времени, значительно превышающем период световых колебаний, то возможны два типа излучения: люминесценция и тепловое излучение.
Тепловое излучение – электромагнитное излучение широкого спектрального состава, испускаемое веществом и обусловленной тепловыми колебаниями зарядов, возникающее за счет его внутренней энергии.
Опыт показывает, что единственным видом излучения, которое может находиться в равновесии с излучающими телами, является тепловое излучение.
Тепловое излучение – равновесное излучение.
ТИ наблюдается при любой температуре T > 0K

Слайд 5

Люминесценция и тепловое излучение
Все другие виды свечения (излучения света), возбуждаемые

за счет любого другого вида энергии, кроме теплового, называются люминесценцией, это виды неравновесного излучения:
Люминесценцией называется излучение, избыточное над тепловым излучением тела при данной температуре и имеющее длительность, значительно превосходящую период излучаемых волн.
Люминесцирующие вещества – люминофоры.
Люминесценция
радиолюминесценция
хемилюминесценция
триболюминесценция
фотолюминесценция
электролюминесценция
флуоресценция
фосфоресценция

Слайд 6

Люминесценция и тепловое излучение
Люминесценция (от латинского luminescence) - «свечение».
Термин введен Видеманом

в 1889 году.

Слайд 7

Люминесценция и тепловое излучение
Электролюминесценция - возникает при пропускании электрического тока через

определённые типы люминофоров. Разряд в газе сопровождающийся свечением. Возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн. В результате этого разряда в газе сопровождается свечением.
Радиолюминесценция – возникает при возбуждении вещества ионизирующим излучением.
Термолюминесценция ( термостимулированная люминесценция) – свечение, возникающее в процессе нагревания вещества

Слайд 8

Люминесценция и тепловое излучение

Слайд 9

Люминесценция и тепловое излучение
Катодолюминесценция - физическое явление, заключающееся в свечении (

люминесценции) вещества, облучаемого быстрыми электронами ( катодными лучами).

Слайд 10

Люминесценция и тепловое излучение
Хемилюминесценция – свечение при некоторых химических реакциях,

идущих с выделением энергии ( источник света остается холодным). Большинство биохимических реакций сопровождается сверхслабым свечением, собственным излучением клеток и тканей.
Хемилюминесценция в биосистемах – биохемилюминесценция.
Некоторые организмы излучают сравнительно яркий свет, хорошо видимый невооруженным глазом – биолюминесценция.

Слайд 11

Тепловое излучение
Тепловое равновесие означает, что излучающее тело и поле излучения

имеют одинаковую температуру, сколько тело излучает, столько и поглощает для данной длины волны (частоты) и температуры.
Тепловое излучение:
1) не зависит от материала, излучающего тела и его формы;
2) зависит от длины волны (частоты) и температуры, причем спектр
без скачков , сплошной спектр;
3) тепловое излучение изотропно, т.е. вероятность испускания
излучения разных длин волн и поляризаций равновероятно во
всех направлениях;
4) однородно; 5) неполяризовано;
6) ТИ приводит к термодинамическому равновесию систему тел,
обменивающуюся излучением;
Нагретые тела передают тепло от одного к другому тремя способами: теплопроводность, конвекционный теплообмен и лучистый теплообмен.

Слайд 12

Тепловое излучение

Слайд 13

Тепловое излучение

Слайд 14

Тепловое излучение

Слайд 15

Тепловое излучение
График спектральной поглощательной способности тела:
1- АЧТ; 2- серое тело; 3-

реальное тело

Слайд 16

Тепловое излучение

Слайд 17

Тепловое излучение

Слайд 18

Тепловое излучение

Слайд 19

Тепловое излучение

Слайд 20

Тепловое излучение

6. Спектральная плотность энергетической светимости (излучательная способность) связана с объемной

плотностью излучения соотношением:

Слайд 21

Тепловое излучение

Слайд 22

Законы теплового изучения
Правило Прево (1809 г.): При тепловом равновесии, если

два тела поглощают разные количества энергии, то и излучение у них должно быть различным. Так, нагревая кристалл кварца и кусок стали до высокой температуры, наблюдаем яркое каление стали, кристалл же кварца совсем не светится. Таким образом, обнаруживается большая способность к излучению тел, хорошо поглощающих.

Теоретическое объяснение излучения АЧТ привело к понятию квантования энергии.

Слайд 23

Законы теплового излучения
Закон Кирхгофа
Рассмотрим замкнутую полость ,внутри которой находится несколько

тел в вакууме. Температура поддерживается постоянной. Тела между собой и с оболочкой могут обмениваться энергией только путем испускания и поглощения ЭМВ.

Слайд 24

Законы теплового излучения

0

Слайд 25

Законы теплового излучения

Слайд 26

Законы теплового излучения

Слайд 27

Законы теплового излучения
Для доказательства закона Кирхгофа рассмотрим теплоизолированную полость А с

малым отверстием, внутри которой находится тело В. Полость А нагрета и обменивается теплом с телом В через поле излучения полости С. В состоянии теплового равновесия температура полости А, тела В и поля излучения С одинаковы и равны Т. В опыте имеется возможность измерять поток

Слайд 28

Абсолютно черное тела (АЧТ)

Абсолютно черных тел в природе не существует.
Сажа

или платиновая чернь имеют поглощательную способность близкую к единице, но только в ограниченном интервале частот.
Хорошей моделью такого тела является почти замкнутая полость, снабженная малым отверстием,
Испускательная способность такого устройства очень близка к причем Т означает температуру стенок полости. Луч, попавший внутрь, после многократных отражений обязательно поглощается, причём луч любой частоты.

В теоретических работах:
В экспериментальных:

Слайд 29

Законы теплового излучения
Законы Вина
- законы опытные ( экспериментальные).
Вильгельм Вин – лауреат

нобелевской премии за ТИ в 1911 году.
Первый закон Вина

Постоянная Вина соответствует длине волны при Т=1К.
Закон смещения показывает смещение максимума в сторону коротких волн при увеличении температуры.

Слайд 30

Законы теплового излучения

Слайд 31

Законы теплового излучения

Слайд 32

Законы теплового излучения

Слайд 33

Абсолютно черное тело (АЧТ)

Слайд 34

Законы теплового излучения

Слайд 35

Законы теплового излучения

Формула Рэлея-Джинса

Слайд 36

Тепловое излучение
Формула Рэлея-Джинса

Слайд 37

Законы теплового излучения

Слайд 38

Законы теплового излучения

Слайд 39

Законы теплового излучения

Слайд 40

Законы теплового излучения

Слайд 41

Законы теплового излучения

Слайд 42

Законы теплового излучения

Слайд 43

Оптическая пирометрия

Слайд 44

Оптическая пирометрия

Слайд 45

Тепловое излучение
Излучение тел, вызванное их нагреванием
Тепловое излучение
Ускоренно движущиеся заряженные частицы
Источник излучения
Свечение

тел, вызванное ВНЕШНИМ воздействием

Люминес-ценция

Следует отличать тепловое излучение от люминесценции

Существует при любой температуре
при низких Т – длинноволновые (ИК) ЭМ волны
при высоких Т– короткие (УФ) ЭМ волны

Может находиться в равновесии с излучаемым его телом

Существует, пока есть внешнее воздействие

Тепловое равновесие

тело излучает

температура тела ↓

Слайд 46

физическая величина, численно равная энергии излучения с единицы поверхности за единицу

времени в единичном интервале частот

Спектральная плотность энергетической светимости

энергия излучения с единицы поверхности за единицу времени в интервале частот от 0 до ∞

Энергетическая светимость

отношение поглощенной энергии к той энергии, которая подходит к данной поверхности

Поглощательная способность (спектральная поглощательная способность

Характеристики теплового излучения

Слайд 47

Абсолютно черное тело
Тело, обладающее свойством поглощать все падающее на его поверхность

ЭМ излучение любого спектрального состава

Абсолютно черное тело (АЧТ)

идеализация, модель

Вход в пещеру
Сажа
Черный бархат

примеры:

Окно извне
Торец трубы
Отверстие в замкнутой полости

спектральная плотность энергетической светимости АЧТ

энергетическая светимость АЧТ

поглощательная способность АЧТ

Слайд 48

Закон Кирхгофа
НЕ зависит от природы тела
Отношение спектральной плотности энергетической светимости любого

тела к его поглощательной способности есть величина, равная спектральной плотности энергетической светимости АЧТ (функция Кирхгофа)

Энергия излучения с единицы поверхности за единицу времени в единичном интервале частот

Спектральная плотность энергетической светимости

Отношение поглощенной энергии к той энергии, которая подводится к данной поверхности

Поглощательная способность

функция Кирхгофа

является для всех тел одной и той же функцией частоты (длины волны) и температуры

Слайд 49

Следствия из закона Кирхгофа
1.
излучение
поглощение
Максимальной спектральной плотностью энергетической светимости обладает абсолютно черное

тело Аν,Т=1

Если при какой-либо температуре тело не поглощает энергию, то оно при этой температуре и не излучает Аν,Т=0

Слайд 50

Законы теплового излучения
1879 – эксперимент – Стефан
1884 – теоретическое обоснование –

Больцман

Энергетическая светимость АЧТ численно равна энергии излучения с единицы поверхности за единицу времени

Спектральная плотность энергетической светимости пропорциональна температуре в 4 степени

энергия излучения с площади S за время t

постоянная Стефана-Больцмана

1893 – Вин впервые установил вид функции Кирхгофа

некоторая неизвестная Вину функция

Закон Вина

Закон Стефана-Больцмана

Слайд 51

Закон смещения Вина
При повышении температуры λ, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической

светимости смещается в сторону коротких длин волн

Закон смещения Вина

Из закона Вина

Слайд 52

Ультрафиолетовая катастрофа
Формула Рэлея-Джинса
Энергия, излучаемая с 1 м2 за 1 с
Определение функции

Кирхгофа

Исходя из законов статистической физики о равнораспределении по степеням свободы

в единичном интервале частот

исходя из положений классической физики (5000 К)

по всем частотам

фактически

Энергия, излучаемая с любой площади НЕ может быть ∞ большой величиной

удовлетворительно описывает излучение только в области длинных волн

Возможно ли это?

Ультрафиолетовая катастрофа

Слайд 53

Квантовая гипотеза
Макс Планк
Предложил согласующееся с опытными данными выражение для спектральной плотности

энергетической светимости черного тела

Квантовая гипотеза

атомы излучают энергию не непрерывно, а определенными порциями — квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте колебания

h= 6,625⋅10–34 Дж⋅с

постоянная Планка

Функция Кирхгофа по Планку

1900 г.

Исследовательские задания:

Опишите на основе методологии научного исследования работы Планка по изучению излучения абсолютно черного тела
Исследуйте зависимость спектральной плотности энергетической светимости от частоты по формуле, полученной Планком на основе квантовой гипотезы

Тепловое излучение Фотоэффект

Содержание

Тепловое излучение

К концу XIX в физик победила теория о волновой природе света

Люминесценция и тепловое излучение Колебания электрических зарядов, входящих в состав вещества,

Люминесценция и тепловое излучение Все другие виды свечения (излучения света), возбуждаемые

Люминесценция и тепловое излучениеЛюминесценция (от латинского luminescence) - «свечение».Термин введен Видеманом

Люминесценция и тепловое излучениеЭлектролюминесценция - возникает при пропускании электрического тока через

Люминесценция и тепловое излучение

Люминесценция и тепловое излучениеКатодолюминесценция - физическое явление, заключающееся в свечении (

Люминесценция и тепловое излучение Хемилюминесценция – свечение при некоторых химических реакциях,

Тепловое излучение Тепловое равновесие означает, что излучающее тело и поле излучения

Тепловое излучение

Тепловое излучение

Тепловое излучение

Тепловое излучениеГрафик спектральной поглощательной способности тела:1- АЧТ; 2- серое тело; 3-

Тепловое излучение

Тепловое излучение

Тепловое излучение

Тепловое излучение

Тепловое излучение 6. Спектральная плотность энергетической светимости (излучательная способность) связана с объемной

Тепловое излучение

Законы теплового изучения Правило Прево (1809 г.): При тепловом равновесии, если

Законы теплового излучения Закон КирхгофаРассмотрим замкнутую полость ,внутри которой находится несколько

Законы теплового излучения 0

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения Для доказательства закона Кирхгофа рассмотрим теплоизолированную полость А с

Абсолютно черное тела (АЧТ) Абсолютно черных тел в природе не существует.Сажа

Законы теплового излученияЗаконы Вина- законы опытные ( экспериментальные).Вильгельм Вин – лауреат

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения

Абсолютно черное тело (АЧТ)

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения Формула Рэлея-Джинса

Тепловое излучениеФормула Рэлея-Джинса

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения

Законы теплового излучения

Оптическая пирометрия

Оптическая пирометрия

Тепловое излучениеИзлучение тел, вызванное их нагреваниемТепловое излучениеУскоренно движущиеся заряженные частицыИсточник излученияСвечение

физическая величина, численно равная энергии излучения с единицы поверхности за единицу

Абсолютно черное телоТело, обладающее свойством поглощать все падающее на его поверхность

Закон КирхгофаНЕ зависит от природы телаОтношение спектральной плотности энергетической светимости любого

Следствия из закона Кирхгофа1.излучениепоглощениеМаксимальной спектральной плотностью энергетической светимости обладает абсолютно черное

Законы теплового излучения1879 – эксперимент – Стефан1884 – теоретическое обоснование –

Закон смещения ВинаПри повышении температуры λ, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической

Ультрафиолетовая катастрофаФормула Рэлея-ДжинсаЭнергия, излучаемая с 1 м2 за 1 сОпределение функции

Квантовая гипотезаМакс ПланкПредложил согласующееся с опытными данными выражение для спектральной плотности

Похожие презентации

Люминесценция и тепловое излучение

Колебания электрических зарядов, входящих в состав вещества,

Люминесценция и тепловое излучение
Все другие виды свечения (излучения света), возбуждаемые

Люминесценция и тепловое излучение
Люминесценция (от латинского luminescence) - «свечение».
Термин введен Видеманом

Люминесценция и тепловое излучение
Электролюминесценция - возникает при пропускании электрического тока через

Люминесценция и тепловое излучение
Катодолюминесценция - физическое явление, заключающееся в свечении (

Люминесценция и тепловое излучение
Хемилюминесценция – свечение при некоторых химических реакциях,

Тепловое излучение
Тепловое равновесие означает, что излучающее тело и поле излучения

Тепловое излучение
График спектральной поглощательной способности тела:
1- АЧТ; 2- серое тело; 3-

Тепловое излучение

6. Спектральная плотность энергетической светимости (излучательная способность) связана с объемной

Законы теплового изучения
Правило Прево (1809 г.): При тепловом равновесии, если

Законы теплового излучения
Закон Кирхгофа
Рассмотрим замкнутую полость ,внутри которой находится несколько

Законы теплового излучения

0

Законы теплового излучения
Для доказательства закона Кирхгофа рассмотрим теплоизолированную полость А с

Абсолютно черное тела (АЧТ)

Абсолютно черных тел в природе не существует.
Сажа

Законы теплового излучения
Законы Вина
- законы опытные ( экспериментальные).
Вильгельм Вин – лауреат

Законы теплового излучения

Формула Рэлея-Джинса

Тепловое излучение
Формула Рэлея-Джинса

Тепловое излучение
Излучение тел, вызванное их нагреванием
Тепловое излучение
Ускоренно движущиеся заряженные частицы
Источник излучения
Свечение

Абсолютно черное тело
Тело, обладающее свойством поглощать все падающее на его поверхность

Закон Кирхгофа
НЕ зависит от природы тела
Отношение спектральной плотности энергетической светимости любого

Следствия из закона Кирхгофа
1.
излучение
поглощение
Максимальной спектральной плотностью энергетической светимости обладает абсолютно черное

Законы теплового излучения
1879 – эксперимент – Стефан
1884 – теоретическое обоснование –

Закон смещения Вина
При повышении температуры λ, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической

Ультрафиолетовая катастрофа
Формула Рэлея-Джинса
Энергия, излучаемая с 1 м2 за 1 с
Определение функции

Квантовая гипотеза
Макс Планк
Предложил согласующееся с опытными данными выражение для спектральной плотности