Физика решение задач Кинематика Динамика Работа, энергия, мощность Силы упругости Молекулярная физика и термодинамика Свойства жидкостей Электричество Постоянный ток Электромагнетизм Электромагнитная индукция Оптика Фотометрия

Квантовые свойства света

Тепловое излучение

Основные законы и формулы

1.Энергия фотона Е:

,

где h – постоянная Планка (); v – частота фотона.

2.Масса фотона :

,

где с – скорость света в вакууме (м/с).

3.Импульс фотона :

.

4.Давление света Р при нормальном падении на поверхность:

,

где  – энергетическая освещенность (облученность);  – коэффициент отражения.

5.Закон Стефана–Больцмана:

,

где  – энергетическая светимость абсолютно черного тела; Вт/() – постоянная Стефана-Больцмана; Т – термодинамическая температура.

6.Закон смещения Вина:

,

где  – длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения абсолютного черного тела;  – постоянная Вина.

7.Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

а) в общем случае

,

где  – энергия фотона, падающего на поверхность металла; А – работа выхода электрона;  – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона;

б) в случае, если энергия фотона  – работы выхода, выполняется условие

.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов в двух случаях (нерелятивистском и релятивистском) выражается различными формулами:

а) если фотоэффект вызван фотоном, имеющим незначительную энергию (кэВ), то

,

где  – масса покоя электрона (кг);  – максимальная скорость фотоэлектрона;

б) если фотоэффект вызван фотоном, обладающим большой энергией (кэВ), то

,

или

,

где ;  – масса релятивистского электрона.

8.«Красная граница» фотоэффекта

или ,

где  – минимальная частота света, а  – максимальная длина волны света, при которой еще возможен фотоэффект; h – постоянная Планка; с – скорость света в вакууме.

Примеры решения задач

Пример 1. Максимум энергии излучения абсолютно черного тела при некоторой температуре приходится на длину волны  мкм. Вычислить энергетическую светимость тела при этой температуре и энергию W, излучаемую с площади S= 300 cм2 поверхности тела за время t=1 мин.

Решение. Энергетическую светимость черного тела определим из закона Стефана-Больцмана:

 R0=, (1)

где постоянная Стефана-Больцмана; T – термодинамическая температура тела. Из закона смещения Вина известно, что

.

Определим термодинамическую температуру:

 T=b/ (2)

где – длина волны, на которую приходится максимум излучения при температуре T; b – постоянная Вина.

Подставим выражение для T из (2) в (1), получим

 R0=. (3)

Энергию, излучаемую с площади S поверхности тела за время t, определим по формуле

 W=R0St. (4)

Подставим числовые значения величин в формулы (3), (4) и вычислим:

R0=5,67∙10-8=3,95∙106Вт/м2=3,95 МВт/м2;

W=3,95∙106∙3∙10-2∙60=7,10∙106 Дж=7,10 МДж.


купить бязь голд оптом.
Физика атома и атомного ядра