Figura arată dependența emisivității ACT la lungimea de undă la diferite temperaturi. Aceste date au fost obținute experimental. Se poate observa din grafice că energia este distribuită inegal pe lungimi de undă, cu creșterea temperaturii, radiația cresc brusc. La temperaturile indicate, maxima radiațiilor se încadrează în intervalul de lungime de undă în infraroșu, o cantitate nesemnificativă de energie [v] apare în regiunea vizibilă (0,4-0,75 μm). Cu o temperatură în creștere, trecerea maximă către lungimi de undă mai scurte. A doua cifră compară spectrul de radiații solare pentru comparație. "Dipsurile" din spectru sunt liniile de absorbție de către atmosferă, plicul fiind spectrul radiației ACT.
Legile studierii ACT. Pe baza datelor experimentale au fost obținute următoarele legi:
Legea lui Stefan-Boltzmann "Luminozitatea energetică a ACT este direct proporțională cu a patra putere a temperaturii absolute". Din lege rezultă că, cu o mică creștere a temperaturii, energia radiației crește foarte puternic. De exemplu, atunci când temperatura este dublată, energia radiată crește de 16 ori. s = 5,67 × 10 -8 W / (m 2 K 4) este constanta Stefan-Boltzmann.
Legea deplasării vinului: "Lungimea de undă la care scade maximul radiațiilor este invers proporțională cu temperatura absolută". Din lege rezultă că, odată cu creșterea temperaturii, radiația maximă se îndreaptă către lungimi de undă mai scurte. b = 2,9 × 10-3 1 / m este constanta vinului.
Legea nu general acceptate nume, uneori numită a doua lege Wien: „emisivitate maximă direct proporțională cu puterea a cincea a temperaturii absolute“ C = 1,3 x 10 - 5 W / (m 3 .K 5) - factorul de proporționalitate
Să descoperim care sunt cantitățile din formulele (§) și (§§) în graficul dependenței emisivității AChT ro pe lungimea de undă l.
Curba radiației. dR - flux de radiație pot fi atribuite dl lungime de undă interval (suprafață bare dens hașurate) R - integral (vezi formula §§.) - graficul - este aria de sub curba întreaga radiație. lmax este lungimea de undă la care se produce maximul de radiație
Ipoteza și formula lui Planck.
Toate încercările de a obține o formulă care descrie curba de radiație a APT au fost nereușite. Două dintre formulele obținute (formula Wien și formula Rayleigh și Jeans) s-au potrivit bine la lungimi de undă mici și mari, însă nu au putut descrie complet curba (vezi tabelul de mai jos). Planck a reușit să obțină o formulă care să descrie complet curba radiațiilor ACT. El a prezentat mai întâi o ipoteză cuantică (1900) că lumina este emisă de porțiuni - quanta. Energia unui cuantum este proporțională cu frecvența radiației. Aceasta a fost o ipoteză fundamental nouă, care a inițiat dezvoltarea teoriei cuantice.
energia fotonului exprimată în termeni de frecvență n (Hz), frecvența ciclică w (1 / s) și lungimea de undă l
h = 6,625 × 10-34 JC - constantă Planck = 1,05 × 10-34 Js se numește acțiunea cuantică (în limba vorbită, "traversată
Noi nu dau ieșire formula lui Planck [vi], menționăm doar că aceasta se bazează pe metode de termodinamicii statistice ca derivarea vinurilor și a Rayleigh-Jeans, dar Planck presupune că energia pe un grad de libertate oscilante de mișcare a oscilatorului nu este egal cu kT / 2. dar depinde de frecvența radiației.
Formula aproximativă a vinului este bine satisfăcută la lungimi de undă mici (vezi Fig.) Și oferă un maxim; Formula Rayleigh-Jeans oferă o bună coincidență cu experimentul la lungimi de undă mari, dar curba se duce la infinit, ceea ce este fizic imposibil. (Pentru mai multe detalii, consultați tabelul de mai jos)
o expresie în ceea ce privește frecvența n
expresie în termeni de lungime de undă l
k în forma scalară se numește numărul de undă, în forma vectorului se numește vectorul de undă p este impulsul fotonului
În fizica atomică, energia este de obicei măsurată nu în jouli, ci în electroni volți (eV). 1 eV = 1,6 × 10-19 Joule.Volt-volt este numeric egal cu energia pe care electronul dobândește după trecerea diferenței de potențial de 1 volt. Vulturile electronice și voltele electronice sunt numeric aceleași, deși aceste unități măsoară cantități complet diferite. De exemplu, un electron care trece printr-o diferență de potențial de 5 V obține energie de 5 eV.
În lumea noastră, nu observăm astfel de macro-obiecte care s-ar manifesta ca particule, apoi ca valuri. Prin urmare, toate încercările de a ne imagina ce lumină este, au fost nereușite. Fotonii nu se supun legilor mecanicii clasice. Ambiguitatea naturii luminii apare deoarece folosim noțiuni clasice pentru a descrie obiecte nonclassice, cuantice.
Fenomenele fotoelectrice se numesc fenomene electrice, care apar sub influența radiației electromagnetice (lumină). Există următoarele tipuri de efect foto.
1) Photoeffect extern. Consta in faptul ca, sub influenta luminii,
emisia de electroni din materie (vezi Fig.). În același timp, la suprafață
apare o taxă pozitivă.
2) Photoefectul intern. Electronii bătuiți de lumină rămân în substanță.
Dacă se aplică o diferență de potențial la o substanță, atunci când este iluminată cu lumină
conductivitatea electrică a substanței crește.
3) Efectul fotoelectric în stratul de barieră (efectul porții). Dacă două substanțe cu diferite tipuri de conductivitate (electronice și gaură) sunt aduse în contact, o diferență de potențial apare la limita lor. Dacă iluminați limita de contact cu lumina și circuitul este închis, curentul va curge în el. Astfel, se poate observa o conversie directă a energiei luminoase în energie electrică (pentru mai multe detalii vezi FTT)
efect fotoelectric în stratul de barieră
Vom lua în considerare numai efectul fotoalimentar extern. Încercările de a explica legile efectului fotoelectric pe baza teoriei electromagnetice sa dovedit a fi imposibil, de exemplu, teoria implicită că apariția fotocurentului trebuie să aibă loc după zeci de minute după iluminat, în timp ce experiența fotocurentului a apărut aproape instantaneu. In 1905 Einstein a arătat că tiparele efectului fotoelectric extern poate fi explicată presupunând că lumina este absorbită în porțiuni (cuante), la fel ca și pe presupunerea Planck lumina este emisă. El a propus ecuația:
Ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric extern
De fapt, aceasta este legea conservării energiei: energia fotonului este folosită pentru lucrarea A despre detașarea electronului de atom și despre comunicarea cu electronul energiei cinetice Wkin. (Un efect fotoelectric nu este posibil pe un electron liber care nu este conectat cu un atom).
Efectul fotoelectric poate fi privit ca o coliziune inelastică a unui foton de particule cu un atom; fotonul dispare, un electron emite de la atom, iar o parte din impulsul fotonului "mort" este transmis la atom.
Pentru comoditatea rezolvării problemelor, colectăm toate expresiile pentru cantitățile din formula
energia fotonului incidentă
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: