РЕФЕРАТ
Квантовые свойства излучения.
В конце XIX века волновая теория природы света, как казалось, окончательно победила ньютоновскую корпускулярную теорию. Электромагнитная природа света точно описывала природу этих световых волн – это электрическое, а, следовательно, и магнитное поле, изменяющееся периодически во времени и распространяющееся в пространстве. Это прекрасно подтверждалось явлениями дифракции и поляризационной интерференции света.
Первое явление, которое не могло быть объяснено на основе волновой теории света – это излучение черного тела и экспериментальные законы теплового излучения. Для разрешения этой проблемы М. Планк сформулировал первую квантово-механическую гипотезу и сначала эмпирически (на основе рассуждений и предположений), а потом и теоретически вывел свою знаменитую формулу (1900 г): E = hν илиE = ħω, где h – постоянная Планка ().
Ну, а теперь остановимся подробнее на явлении теплового излучения, его основных характеристиках и законах.
Тепловое излучение.
Излучение (или испускание) электромагнитных волн веществом происходит из-за внутриатомных (внутримолекулярных) процессов.
Источники энергий, которые могут вызывать излучение и виды возникающего излучения:
- энергия химических реакций (хемилюминесценция);
- энергия газового разряда (электролюминесценция);
- энергия бомбардирующих твердое тело электронов (катодолюминесценция).
Но существует один вид излучения, присущий всем физическим телам.
Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней (тепловой) энергии излучающего тела и зависящее только от температуры и оптических свойств данного физического тела.
Тепловое излучение возникает при любых температурах (естественно, больших, чем Т=0К), следовательно, испускается всеми телами. В зависимости от температуры тела изменяется интенсивность и спектральный состав излучения. При высокой температуре возникает свечение белого цвета (сплошной спектр). При понижении температуры Т возрастает длина волны излучения λ, т.е. цвет свечения изменяется от желтого к красному и инфракрасному вплоть до полного прекращения видимого свечения: тело испускает только невидимые глазом ИК лучи.
Тепловое излучение – единственный вид излучения, который находится в термодинамическом равновесии с излучающим телом, т.е. является равновесным (тело в единицу времени поглощает столько же энергии, сколько и излучает). Равновесное излучение устанавливается в теплоизолированной (адиабатно замкнутой) системе.
Пример. Излучающее тело в оболочке с идеально отражающей поверхностью.
Излучение испускается телом, отражается оболочкой, затем вновь поглощается и отражается телом и т.д. Энергия, излучаемая телом, компенсируется за счет поглощения им такого же количества энергии падающего на него излучения.
Свойство теплового излучения находиться в термодинамическом равновесии с излучающим телом обусловлено тем, что интенсивность теплового излучения возрастает с увеличением температуры.
Пусть выполняется соотношение энергий, когда Еизл > Eпогл, следовательно, температура тела и его внутренняя энергия будут уменьшаться. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению интенсивности теплового излучения до тех пор, пока Еизл не станет равной Eпогл (Еизл = Eпогл) и наоборот. ............
