Квантовая природа излучения

Тепловое излучение Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светятся. Свечение тел - тепловое излучение Совершается за счёт энергии теплового движения атомов и молекул Свойственно телам при температуре выше 0 К Имеет сплошной спектр частот (мах зависит от температуры) 2

Шкала электромагнитных волн 3

Характеристики теплового излучения Излучательность тела – мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины Энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу времени с единицы площади поверхности тела в интервале частот от до 4

Способность тел поглощать падающее на них излучение. Поглощательная способность Какая доля энергии, приносимой за единицу времени на единицу площади поверхности тела падающими на неё электромагнитными волнами с частотами от до, поглощается телом 5

Абсолютно чёрное тело Тело, способное поглощать полностью при любой температуре всё падающее на него излучение любой частоты Идеальная модель: 6

Закон Кирхгоффа 7 Функция зависимости частоты (или длины волны) от температуры

Закон Стефана - Больцмана Зависимость излучательности от температуры Излучательность абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени его температуры Распределение энергии в спектре абсолютно чёрного тела неравномерно 8

Спектральная плотность излучательности абсолютно чёрного тела Площадь под кривой и есть излучательность абсолютно чёрного тела 9

Закон смещения Вина Длина волны, соответствующая максимальному значению спектральной плотности излучательности абсолютно чёрного тела, обратно пропорциональна его температуре Постоянная Вина Смещение Вина – показывает смещение максимума в сторону коротких длин волн 10

Формула Планка Постоянная Планка 11

Тепловые источники света Свечение раскалённых тел используется для создания источников света, например ламп накаливания Вольфрам обладает селективностью теплового излучения, высокой температурой плавления. Использование: нити ламп Температура нити мах 2450 К (>>> то распыление вольфрама). Это min спекральный состав излучения. Глаз не ощущает. 12

Идеальной поверхностью теплоприемника будет та которая полностью поглощает коротковолновое солнечное излучение т.е. не его не отражает и совершенно не излучает длинноволновое излучение т.е. полностью его отражает. Такая идеальная поверхность называется селективной поверхностью. 13

Для увеличения температуры добавляют инертные газы (криптон, ксенон). До 3000 К Светоотдача в таком случае маленькая, т.к теплообмен газа и вольфрама (потеря энергии) Уменьшение теплообмена: нить в виде спирали (отдельные витки друг друга обогревают) 14

Виды фотоэлектрического эффекта

Внешний фотоэффект Испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения Наблюдается: металлы, полупроводники, диэлектрики и газы 16

Внешний фотоэффект Испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения Наблюдается: металлы, полупроводники, диэлектрики и газы 17

Вольт-амперная характеристика фотоэффекта 18

Применение фотоэффекта Действие фотоэлектронных приборов Фотоэлементы: приёмники излучения, работающие на основе фотоэффекта и преобразующие энергию излучения в электрическую Пример фотоэлемента: ваакумный фотоэлемент. (Люксметр – прибор для измерения освещённости) 19

Внутренний фотоэффект Вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу Возникает фотопроводность. Повышение электропроводности вещества при его освещении 20

Фоторезистор Фотоэлемент с внутренним фотоэффектом: фоторезистор. Обладает большей чувствительностью, чем ваакумные Используют полупроводниковые материалы Изменяет величину своего сопротивления от облучения светом 21

Вентильный фотоэффект Возникновение фото-ЭДС при освещении контакта двух разных полупроводников или металла и полупроводника (при отсутствии внешнего электрического поля) Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую 22

Вентильные фотоэлементы Фотоэлемент с запирающим слоем Используются для создания солнечных батарей, которые преобразуют световую энергию в электрическую Виды фотоэффекта используются в производстве для контроля, управления и автоматизации различных процессов, в системах связи итд 23

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта Свет с частотой не только испускается, но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых Квант электромагнитного излучения: фотон 24

Энергия падающего фотона расходуется на совершение электроном работы выхода А из металла и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии Красная граница фотоэффекта 25