Законы теплового излучения Фотоэффект Квантовый гармонический осциллятор Операторы энергий Ядерная  модель атома Спин  электрона Квантовые  генераторы Бозоны  и фермионы Зонная  теория твёрдых тел Электропроводимость  металлов


Курс лекций по физике

  Закон смещения Вина

Длина волны, на которую приходится максимум испускательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре.

λм = в/T , где

в = 2,898.10-3 м.К - постоянная Вина

 Для реальных тел закон Вина

Выполняется лишь качественно , т.е.

с ростом температуры любого тела

длина  волны, вблизи которой тело

излучает больше всего энергии,

смещается в сторону коротких длин

волн, но зависимость не такая простая.

Измерение и контроль параметров в растениеводстве Технологические процессы в растениеводстве неразрывно связаны с периодическим (в зависимости от сезонных или климатических условий) или с непрерывным (например, в процессе переработки продукции) измерением и контролем разнообразных параметров. Основные из них влажность, температура, параметры растений, механические свойства и состав почвы и питательных растворов и др. При этом необходимо измерять и контролировать параметры как на этапе производства, так и при переработке продукции, что повышает роль метрологического обеспечения при оценке качества продукции.

 Задача

 Максимум энергии в спектре Солнца приходится на диапазон длин волн вблизи 470 нм. Считая Солнце абсолютно черным телом, рассчитайте, на сколько уменьшается ежегодно масса Солнца за счет излучения. Через сколько лет масса Солнца уменьшится на 1%? В настоящее время масса Солнца Мс=2.1030 кг. Его эквивалентный диаметр Dо= 1,4.109 м.

 Решение:

  Используя закон Вина, найдем температуру Солнца

 По закону Стефана-Больцмана находим энергию, излучаемую с 1м2 за 1 секунду

R = σ.T4= 5,671.10-8.(6,16.103)4 = 8,17.107 Вт/м2.

  Энергия, излучаемая всей поверхностью Солнца за год

Е = R.S.t = R.πDo2.t = 8,17.107.π.(1,4.109)2.31,6.106 = 5.1033 Дж.

 Соответствующая потеря массы за 1 год

 кг

 Для уменьшения массы Солнца на 1% потребуется время

 лет.

 

Объемная плотность энергии теплового излучения

 Если в полости кубической формы с идеально отражающими стенками поместить небольшое АЧТ с температурой Т , то полость равномерно заполнится равновесным тепловым излучением с объемной плотностью энергии uТ   u(T), зависящей от температуры.

uT =  , Дж/м3 , где

uω,T  u(ω,T) - объемная плотность энергии излучения, приходящейся на 

 интервал частот от ω до (ω+dω) - спектральная

  плотность энергии при данной Т, Дж.с/м3.

 Между испускательной способностью АЧТ r*ω,T и функцией uω,T можно вывести соотношение

 , где

с - скорость электромагнитных волн в вакууме.

  Для теоретического обоснования полученных в экспериментах зависимостей rλ,T , а. следовательно, и rω,T необходимо было создать теорию, позволяющую найти  uω,T .

Формулы Рэлея-Джинса и Вина

 Применяя к тепловому излучению классический закон равнораспределения энергии по степеням свободы ( на каждую стоячую электромагнитную волну частотой ω приходится в среднем энергия kT) Рэлей и Джинс получили

uω,T =   r*ω,T =

 Попытка получить закон Стефана – Больцмана из этой формулы приводит к абсурдному результату, получившему название – «ультрафиолетовая катастрофа»:

 R =

 Формула Релея – Джинса согласуется с экспериментом  только в области малых частот (больших значений λ).

 В области больших частот ω ( малых значений λ ) эксперимент хорошо согласовывается с эмпирической формулой Вина

rω,T = C1.ω3.exp(-C2) , где С1 и С2 - константы


Собственная и примесная  проводимость полупроводников