2020-06-08
167
Закон Кирхгофа. Отношение излучательной способности тел к их поглощательной способности не зависит от природы этих тел и равно излучательной способности абсолютно черного тела, являющейся только функцией длины волны и температуры.
.
Из соотношения для реальных тел следует:
Так как 
< 1, то энергетическая светимость реального тела всегда меньше энергетической светимости абсолютно черного тела:
В соответствии с приведенными формулами величины, характеризующие тепловое излучение абсолютно черного тела, являются максимальными (предельными) по отношению к таковым для реальных тел.
Закон Стефана-Больцмана. Энергетическая светимость абсолютно черного тела прямо пропорциональна четвертой степени температуры
где s = 5,67×10-8 Вт/ (м2×К4) – постоянная Стефана-Больцмана.
На рисунке изображена экспериментальная кривая зависимости спектральной излучательной способности 
абсолютно черного тела от длины волны.
|
|
|
Закон смещения Вина. Длина волны lmax, соответствующая максимальному значению спектральной излучательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре
,
где b = 2,9× 10-3 м × К – постоянная Вина.
Для объяснения особенностей излучения абсолютно черного тела Планк выдвинул гипотезу:
Энергия электромагнитного излучения излучается не непрерывно, а минимальными порциями – квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте излучения.
,
где h – постоянная Планка, с – скорость света в вакууме.
Основываясь на этой гипотезе, Планк показал, что для абсолютно черного тела
,
где k – постоянная Больцмана.
Из формулы Планка как следствия вытекают законы теплового излучения, установленные экспериментальным путем.
Литература: Т.И. Трофимова Курс физики. М. 1990 с. 317-324
Фотоэффект
Явление вырывания электронов с поверхности вещества под действием света назвали внешним фотоэффектом. На основе внешнего фотоэффекта работают вакуумные фотоэлементы. Вакуумный фотоэлемент представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух. На внутреннюю поверхность баллона нанесен, играющий роль катода, тонкий металлический слой, а в центре баллона помещен второй электрод – анод. Площадь катода значительно больше площади анода. Падающий на катод свет приводит к появлению фотоэлектронов. При подаче на анод положительного, а на катод отрицательного потенциала в цепи фотоэлемента возникает электрический ток.
|
|
|
Принципиальная электрическая схема, используемая для изучения внешнего фотоэффекта приведена на рисунке. Если с помощью потенциометра П, рукоятка которого вынесена на внешнюю панель выпрямителя, увеличивать напряжение на фотоэлементе, то при неизменном потоке световой энергии фототок начинает возрастать и при некотором значении напряжения U0 достигает насыщения (рисунок). В этом случае в образовании электрического тока будут принимать участие все фотоэлектроны.
Экспериментальное изучение данного явления позволило сформулировать законы внешнего фотоэффекта.
