Bài giảng vật lý a2 chương 6

CHƯƠNG VI QUANG HỌC LƯỢNG TỬ BỨC XẠ NHIỆT I. Bức xạ nhiệt cân bằng Định nghĩa: Bức xạ nhiệt là hiện tượng sóng điện từ phát ra từ những vật bị kích thích bởi tác dụng nhiệt. Khi vật phát ra bức xạ năng lượng và nhiệt độ của nó giảm. Khi vật hấp thụ bức xạ năng lượng và nhiệtđộ của nó tăng. Nếu năng lượng bị mất đi do phát xạ bằng năng lượng thu được do hấp thụ thì nhiệt độ của vật không đổi, gọi là bức xạ nhiệt cân bằng. II. Các đại lượng đặc trưng của bức xạ nhiệt cân bằng 1. Năng suất phát xạ toàn phần Năng suất phát xạ toàn phần của vậtở nhiệt độ T là một đại lượng có giá trị bằng năng lượng bức xạ toàn phần do một đơn vị diện tích của vật phát ra trong một đơn vị thời gian. Trong đó dΦ T là năng lượng do diện tích dS của vật phát ra trong một đơn vị thời gian Đơn vị: W/m 2 dS d R T T   2. Hệ số phát xạ đơn sắc Đơn vị: W/m 3 Năng suất phát xạ toàn phần:    d dR r T T,     drdRR 0 T,TT 2. Hệ số hấp thụ đơn sắc dΦ λ,T là năng lượng gửi tới một đơn vị diện tích của vật dΦ’ λ,T là năng lượng vật đó hấp thụ. Thông thường a λ,T < 1, nếu a λ,T =1 với mọi nhiệt độ t và mọi bước sóng λ thì vật đó gọi là vật đen tuyệt đối    d dR r T T, 3. Định luật Kirchhoff Tỉ số giữa năng suất phát xạ đơn sắc và hệ số hấp thụ đơn sắc của một vật ở trạng thái cân bằng nhiệt không phụ thuộc vào bản chất của vật mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ T của vật và bước sóng của chùm bức xạ đơn sắc f λ,T là hàm phổ biến chung cho mọi vật. Đối với vật đen tuyệt đối hàm phổ biến chính là hệ số phát xạ đơn sắc T, T, T, f a r     III. Các định luật phát xạ của vật đen tuyệt đối 1. Định luật Stephan – Boltzmann Năng suất phát xạ toàn phần của vật đen tuyệt đối tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc bốn của nhiệt độ tuyệt đối của vật. σ = 5,67.10 -8 W/m 2 K 4 2. Định luật Wien Đối với vật đen tuyệt đối bước sóng của chùm bức xạ đơn sắc mang nhiều năng lượng nhất tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối của vật đó. b = 2,898.10 -3 mK 4 TR T   T b max  3.Sự khủng hoảng ở vùng tử ngoại Theo quan điểm cổ điển nếu coi ánh sáng là sóng thì Rayleigh – Jeans tìm được: Công thức này chỉ đúng với thực nghiệm ở vùng tần số nhỏ còn vùng tần số lớn hoàn toàn không đúng. Từ đó tính được năng suất phát xạ toàn phần của vật đen tuyệt đối: kT c 2 f 2 2 T,          d c kT2 dfR 0 2 2 0 T,T IV. Thuyết lượng tử Planck Năng lượng của một lượng tử năng lượng: Hàm phổ biến: - Vẽ được đường đặc trưng phổ phát xạ của VĐTĐ phù hợp với thực nghiệm - Có thể suy ra được công thức Rayleigh – Jeans - Giải thích được định luật stephan - Bolzmann   hc h 1 e h c 2 f kT/h2 2 T,      V. Thuyết phôtôn của Einstein 1. Nội dung - Bức xạ điện từ gồm vô số hạt nhỏ gọi là lượng tử ánh sáng hay phôtôn - Với mỗi bức xạ điện từ đơn sắc nhất định, các phôtôn mang năng lượng: - Trong mọi môi trường các phôtôn được truyền đi với cùng vận tốc - Khi vật phát xạ hay hấp thụ bức xạ điện từ là phát xạ hay hấp thụ phôtôn. - Cường độ chùm bức xạ điện từ tỉ lệ với số phôtôn phát ra từ nguồn trong một đơn vị thời gian   hc h [...]... lượng    p  p   pe 2     h 2 h 2 2h 2  m0 e v  p e2  p 2  p  2  2 pp  cos  hay   2  2  cos  2       v   1   c2   h 2 2  '-  2 sin  2 c sin moc 2 2 h c   2,4 26. 10 12 moc Quang điện Vachamphoton.swf . tới một đơn vị diện tích của vật dΦ’ λ,T là năng lượng vật đó hấp thụ. Thông thường a λ,T < 1, nếu a λ,T =1 với mọi nhiệt độ t và mọi bước sóng λ thì vật đó gọi là vật đen tuyệt đối    d dR r T T, 3 một vật ở trạng thái cân bằng nhiệt không phụ thuộc vào bản chất của vật mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ T của vật và bước sóng của chùm bức xạ đơn sắc f λ,T là hàm phổ biến chung cho mọi vật. Đối. Boltzmann Năng suất phát xạ toàn phần của vật đen tuyệt đối tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc bốn của nhiệt độ tuyệt đối của vật. σ = 5 ,67 .10 -8 W/m 2 K 4 2. Định luật Wien Đối với vật đen tuyệt đối bước sóng của