Квантовая теория электромагнитного излучения

1. Суть квантовой теории электромагнитного излучения
2. Законы теплового излучения
3. Понятие фотоэффекта
4. Квантовая гипотеза Планка

Данный раздел физики изучает свойства электромагнитного поля и связанных с ним процессов.

Суть квантовой теории электромагнитного излучения

Электромагнитное излучение частичек тела сопровождается ускорением их движения, что провоцирует выброс внутренней энергии. Данное излучение названо тепловым. Тело, осуществляющее такое излучение теряет внутреннюю энергию, что сопровождается падением его температуры.

Рассмотрим понятие «абсолютно черное тело». Оно способно поглотить всю энергию, с которой сталкивается, не зависимо от ее частоты и температуры. Данное тело получило название черной дыры.

Явление несоответствия результатов опытов положениям теории волн в классическом понимании называется ультрафиолетовой катастрофой.

Мельчайшие частички вещества излучают энергию при помощи квантов, то есть дозировано. Квант электромагнитного излучения – это фотон. К его свойствам относятся:

• импульс \(p={h\over λ}\);
• энергия, которая прямо пропорциональна частоте излучения \((q=0)\);
• нулевая масса покоя;
• скорость, которая равняется скорости света в вакууме.

К параметрам, описывающим процесс теплового излучения, относят:

•     плотность энергетического свечения;
•     давление, оно рассчитывается так:

\(P_ЭМ={2I\over c}.\)

Законы теплового излучения

Основные законы теплового излучения таковы:
1. Закон Стефана-Больцмана имеет вид:

\(R_t=QT^4\),

где \(R_t \)– интегральная светимость черной дыры;
      \(T\) – абсолютная температура черной дыры;
     \( Q \)– постоянная Стефана-Больцмана.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

2. Закон смещения Вина. Он записывается следующим образом:

\(λ_m T=b\),

где \(λ_m\) – длина волны при наибольшем значении спектральной плотности энергетической светимости черной дыры;
       \( T\) – температура черной дыры;
      \(  b\) – постоянная Вина.

Понятие фотоэффекта

Фотоэффектом есть процесс вышибания электронов из твердых или жидких веществ посредством воздействия на них света.

Постулаты законов фотоэффекта гласят:

• каждому веществу соответствует такая частота света, ниже которой фотоэффект не может произойти, она названа красной границей фотоэффекта. Ее рассчитывают по такой формуле:

\(ν_{min}={A_{вых}\over h}\); 

•    фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света, что попадает на катод;
•     наибольшая кинетическая энергия фотоэлектрона прямо пропорциональна частоте волны света, и не зависима от ее интенсивности.

Уравнение А. Эйнштейна выглядит так:

\(hν=A_{вых}+{m_e ν^2\over 2}\),

Фотон расходует свою энергию на осуществление работы по выходу и передаче кинетической энергии выбитому фотоэлектрону. Работа по выходу при этом минимальна, она требуется для вышибания электрона из металла.

Квантовая гипотеза Планка

Известный физик М. Планк на основании своих экспериментов в начале XX века вывел зависимость для вычисления значения спектральной плотности энергетического свечения черной дыры.

Ученый утверждал, что существует зависимость между частотой и энергией излучения. Из этого следует, что электромагнитному излучению мельчайших частичек тела свойственна дискретность, иными словами, оно осуществляется дозировано – квантами. Энергию кванта рассчитывают по нижеприведенному выражению:

\(E=hν\),

где \(h\) - постоянная Планка;
      \( ν\) – частота излучения.

Это излучение способствует ускорению движения частичек, в следствии чего от тела исходит тепло. С ростом энергии, полученной частицей во время удара, растет энергия теплового излучения этой частицы. Однако, количество частиц с высоким значением энергии при конкретной температуре \(Т\) невелико. То есть вероятность излучения значительного количества энергии небольшая.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Положения теории теплового излучения черной дыры, которые предложил Планк, базируясь на квантовой гипотезе, вполне соответствовали опытам.

Теория волн в классическом понимании построена на положении о непрерывном излучении электромагнитных волн. Сравнивая энергию кванта с тепловой энергией, она оказывается бесконечно низкой. Именно поэтому в данном диапазоне частоты классическая теория признает результаты данного эксперимента.

Если рассматривать большие частоты, то энергия кванта очень высока, и это не дает возможности применять привычные положения о непрерывном излучении. В этом и состоит суть ультрафиолетовой катастрофы.
Квантовая теория является достаточно востребованной и используется для характеристики света в условиях небольшой интенсивности, то есть когда число фотонов незначительное.