Лекция 2

Релей и Джинс – рассмотрел равновесное излучение полости как система стоячих э/м волн. Можно показать что число стоячих волн на единицу объема полости равно

Здесь Учтено, что в одном направлении две волны одинаковой!?! частоты с разной поляризацией. Если число стоячих волн в единице объема умножить на среднюю энергию приходящих на каждую волну, получим объемную плотность энергии приходящийся на интервал частоты dν.

Релей Джинс предположили, что на каждую волну приходится средняя энергия kT (из термодинамике)

Формула Релея-Джинса - Хорошо сходится с эксп. результатами в области больших длин волн.

Формула должна быть верна для всех длин волн, а такое не получается.

Этот результат показывает что никакого равновесия нет, и означало бы что равновесного состояния между телом и излуч. не возникнет, и тело может только излучать(ультрафиолетовая катастрофа). Опыт показывает чтоЗакон Стефана Больцмана - Формула Релея Джинса – не даёт полный ответ.

Формула Планка и следствие из неё

Гипотеза планка состоит в том что излучение света происходит непрерывно, и конечными порциями, квантами света (гармонический осциллятор имеет не все частоты,(энергии)а только определённые порции энергии. И энергии гармонического осциллятора может принимать

Равновесное излучение в полости реализовано в виде суперпозиции стоячих волн. Каждая волна может принимать отдельные дискретные значения.

Определим значение энергии.

В состоянии равновесия значение энергии должно подчиняться закону Стефана Больцмана.

Вероятность того что

Формула Планка

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Формула хорошо описывает во всех интервалах частот. Из этой формулы можно полкчить все законны теплового излучения.

Трансцендентное уравнение. Решается численными методами

β = 4.9651142

Измеряя экспериментально σ,b, c можно получить k, h.

Формула Планка полностью описывает эксп. зависимость. Получаются все законы теплового излучения. Формула планка является полным решением.

Пирометр, лампочка и т. д.

Законы внешнего фотоэффекта.

Фотоэффектом называет испускание электронов с поверхности тела под действием света. Впервые фотоэффект обосновал Герц. Исследовал Столетов и Эйнштейн.

Наибольшее воздействие оказывает ультрафиолетовое излучение. Сила фотоэффекта возрастает с увеличением освещённости пластинки. Под действием света с металла вылетают отрицательно заряженные частицы

Столетов рассмотрел

Через кварцевое стекло падает на катод свет. Катод и анод находится в запаянной тркбке. Под действием света вырываются электроны которые достигают анода, в цепи возникает ток который регистрируется амперметром.

Между катодом и анодом отрицательная разность потенциалов. На катод – а на анод +

ВАХ при определённой освещенности

1)  При возрастании прямой разности потенциалов фототок увеличивается постепенно. Электроны вырываются с различными скоростями. Электроны могут вырываться не только с поверхности металла но и с глубины

2)  U=0 , ток мал, означает что есть электроны которые достигают анода

3)  Возникает тока насыщения – при увеличения разности потенциалов ток не увеличивается. Число электрона вырывающихся с поверхности металла в единицу времени достигает максимуму.

4)  При обратном напряжении, ток уменьшается при увеличении обратного напряжения. При некотором Uзад ток = 0 . Означает что, ни один электрон не добирается до анода.

Можно исследовать ВАХ при различных освещенности изменять частоты светы и т. д

Обнаружены были основные законы фотоэффекта

1)  Фотоэффект безинарционен. Означает что мгновенно после освещения катода возникает фототок

2)  Ток насыщения Iнас = n e

При данной частоте света зависит от интенсивности света

3)  Задерживающее напряжение.

Не зависит от интенсивности света, а зависит от частоты

4)  Существует красная граница фотоэффекта. Существует υ0 ниже которого фотоэффект не возникает. Т. е не вырываются электроны

С точки зрения волновой теории фотоэффект объяснить невозможно. С волновой точки зрения э/м волна, интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды.

Чем больше интенсивность света тем больше энергии волны, тем с больше скоростью вылетают электроны

Из волновой теории света, что при любой частоте то с большей интенсивностью добиться вырывания электронов, что противоречит закону. Кроме того волна попадает на поверхность металла, и когда амплитуда имеет максимум по выражению, то волновой эффект инерционен и следовательно противоречит 1 закону.

Уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

Согласна Планка – свет излучается квантами. Согласно теории Эйнштейна свет поглощается и распространяется квантами. Т. е свет можно представить в виде потока квантов, фотонов. Энергия каждого фотона равна hυ

Эйнштейн рассмотрел однофотонное поглощение 1 электрона при попадании света им, т. е 1 электрон поглощает 1 фотон, поглощение происходит и….., получает энергию и вылетает с поверхности металла.