Thuyết phôtôn ánh sáng và một số ứng dụng

Độ trưng năng lượng Re và năng suất phát xạ đơn sắc rλ của vật Ta biết rằng vật bị đốt nóng phát ra bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau, đơn vị khoảng bước sóng, được gọi là năng suất

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của TS NguyễnTiến Dũng, tác giả xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo, người đãđặt đề tài, dẫn dắt tận tình và động viên tác giả trong suốt quá trình để hoàn thànhluận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các nhà khoa học vàcác bạn đồng nghiệp trong khoa Vật lý, khoa Sau đại học - Trường Đại Học Vinh

đã đóng góp những ý kiến khoa học bổ ích cho nội dung của luận văn, tạo điều kiện

và giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và làm luận văn

Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bạn bè, người thân trong gia đình đãquan tâm, động viên, giúp đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luậnvăn

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

BÙI HỮU ĐẠI

1.1.2.1 Độ trưng năng lượng Re và năng suất phát xạ đơn sắc rλ của vật 9

1.1.2.4 Các định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối 12

1.1.3.2 Các định luật quang điện 16

1.2.1 Giả thuyết của Planck về lượng tử năng lượng 18

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA

THUYẾT PHÔTÔN ÁNH SÁNG 212.1 Giải thích các định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối 21

2.5.3.1 Hiện tượng trao năng lượng của phôtôn cho nguyên tử 32

2.5.3.3 Lực tác động lên nguyên tử trong trường laser 34

Chúng ta sẽ nghiên cứu các hiện tượng bức xạ nhiệt, hiệu ứng quang điện,hiệu ứng Compton, làm lạnh nguyên tử bằng chùm laser dựa trên thuyết lượng tửcủa Planck và thuyết phôtôn ánh sáng của Einstein

Mục đích nghiên cứu của chúng tôi trong đề tài này là nghiên cứu cơ sở thựcnghiệm và cơ sở lý thuyết của thuyết phôtôn và tìm hiểu một số ứng dụng nên

chúng tôi đã lựa chọn vấn đề “Thuyết phôtôn ánh sáng và một số ứng dụng” làm

vấn đề nghiên cứu cho luận văn của mình

+ Các định luật: Định luật Kirchhoff, các định luật bức xạ vật đen tuyệt

đối, các định luật quang điện

- Phạm vi:

+ Mô tả ánh sáng theo quan điểm lượng tử

+ Một số bài toán áp dụng thuyết phôtôn ánh sáng

4. Nhiệm vụ cụ thể:

- Trình bày có hệ thống các thí nghiệm dẫn đến sự ra đời của thuyếtphôtôn

- Trình bày thuyết lượng tử Plank, thuyết phôtôn của Einstein

- Nội dung thuyết phôtôn của Einstein

- Trình bày một số ứng dụng của thuyết phôtôn của Einstein

5. Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu các tài liệu đã được công bố trên các tạp chí, giáo trình vàtập hợp, trình bày một cách có hệ thống cơ sở thực nghiệm và lý thuyếtthuyết phôtôn

- Áp dụng vào một số bài toán

bức xạ (hay phát xạ)

Bức xạ là một dạng phát năng lượng nên sự bức xạ của vật bao giờ cũng kèmtheo sự tiêu hao năng lượng Muốn duy trì bức xạ, cần phải cung cấp cho vật phầnnăng lượng đã mất Có nhiều cách cung cấp năng lượng như rọi sáng, đốt nóng, vachạm của chùm electron v.v…

Nếu năng lượng cung cấp cho bức xạ là nhiệt năng thì sự bức xạ đó của vậtđược gọi là sự bức xạ nhiệt Sự bức xạ nhiệt là dạng bức xạ phổ biến nhất, là quátrình trong đó vật bức xạ đơn thuần do được nung nóng đến nhiệt độ cao

Nó xảy ra ở mọi nhiệt độ, trừ nhiệt độ không tuyệt đối, nhưng ở nhiệt độkhông cao, vật chỉ phát ra bức xạ hồng ngoại là chủ yếu

b) Đặc điểm quan trọng nhất của sự bức xạ nhiệt, khác với các sự bức xạ

khác ở chỗ, sự bức xạ nhiệt là sự bức xạ cân bằng tức là năng lượng mà vật mất đi

do bức xạ bằng năng lượng mà các bức xạ cung cấp cho vật Có thể dùng thínghiệm sau đây để hiểu rõ khái niệm này

Hình 1.1 Mô phỏng vật đen tuyệt đối

Giả sử vật bức xạ được đặt trong một bình kín, hút hết không khí, có thànhcách nhiệt và phản xạ lí tưởng (Hình 1.1) Bức xạ do vật phát ra bị phản xạ ở thànhbình rồi lại đập vào vật và bị hấp thụ một phần hay hoàn toàn Do đó xảy ra sự trao

đổi năng lượng một cách liên tục giữa vật và bức xạ chứa trong bình Đến một lúcnào đó, nếu năng lượng cho vật phát ra dưới dạng bức xạ bằng năng lượng nhiệt màvật thu vào thì trạng thái của hệ gồm vật và bức xạ sẽ cân bằng Thí nghiệm chứng

tỏ rằng, sự bức xạ duy nhất có thể ở trạng thái cân bằng là bức xạ nhiệt, mọi dạngbức xạ khác đều không cân bằng

Sự bức xạ cân bằng được xác định chỉ bởi nhiệt độ, nó không phụ thuộc vàohình dạng hay vật liệu của vật phát ra bức xạ Nhiệt độ của bức xạ cân bằng tại mọiđiểm trong bình là như nhau

1.1.2 Định luật Kiếc-sốp

Trước hết, chúng ta cần tìm hiểu những khái niệm về các đại lượng đặc trưngcho trạng thái của vật bức xạ.[2,3]

1.1.2.1 Độ trưng năng lượng Re và năng suất phát xạ đơn sắc rλ của vật

Ta biết rằng vật bị đốt nóng phát ra bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau,

đơn vị khoảng bước sóng, được gọi là năng suất phát xạ đơn sắc và kí hiệu là rλ,T

,T ,T

là độ trưng năng lượng ứng với khoảng bước sóng từ λ đến λ + dλ

Để nhấn mạnh sự phụ thuộc nhiệt độ của các đại lượng này ta ghi thêm chỉ số T Như vậy, năng suất phát xạ đơn sắc rλ,T của vật phụ thuộc vào nhiệt độ vàbước sóng Nó là hàm phân bố năng lượng bức xạ theo bước sóng và nhiệt độ Đơn

vị đo rλ ,T trong hệ SI là J.m 2/s hay W/m2

Độ trưng năng lượng liên hệ với năng suất phát xạ đơn sắc bởi biểu thức sau:

, l,T 0

r

1.1.2.2 Năng suất hấp thụ đơn sắc

Giả sử năng lượng của bức xạ điện từ trong khoảng bước sóng dλ tới trênmột phần tử diện tích bề mặt của vật là dwλ bị hấp thụ mất một phần là dw’

λ, phầncòn lại bị phản xạ và tán xạ, thì đại lượng đo bằng tỉ số:

, ,

ww

T

d a d

λ λ

a =∞∫a dλ λ

Nếu vật hấp thụ mọi bức xạ có bước sóng bất kỳ tới trên nó, ở mọi nhiệt độ thì

aλ ,T ≡ 1 và vật như vậy gọi là vật đen tuyệt đối Bồ hóng, nhung đen, v.v…là những

vật gần giống vật đen tuyệt đối

1.1.2.3 Định luật Kirchhoff

Giữa năng suất phát xạ và năng suất hấp thụ có mối liên hệ nhất định Ta hãykhảo sát điều này qua thí nghiệm sau đây [2,3] Giả sử trong bình kín được giữ ởnhiệt độ không đổi, ta đặt ba vật A, B, C (hình vẽ 1.2)

Hình 1.2 Bình kín được giữ ở nhiệt độ không đổi đặt ba vật A, B, C

Bình được hút hết không khí để cho các vật có thể trao đổi năng lượng với nhau

và với bình bằng con đường phát xạ và hấp thụ các sóng điện từ Thí nghiệm chứng

tỏ rằng, sau một thời gian nào đó hệ này sẽ đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt: mọivật đều có cùng một nhiệt độ và bằng nhiệt độ của bình Như vậy rõ ràng rằng vậthấp thụ mạnh bức xạ nào thì cũng phát xạ mạnh bức xạ đó Kirchhoff xuất phát từnguyên lí thứ hai của nhiệt động lực học đã chứng minh được định luật sau:

chất của vật và đối với mọi vật nó là một hàm số của bước sóng và nhiệt độ.

Từ công thức (1.6) ta suy ra các hệ quả sau :

 rλ,T = aλ,T uλ,T , nhưng vì aλ,T < 1 (đối với vật bất kỳ), nên rλ,T< uλ,T

Do đó, sự bức xạ nhiệt của một vật bất kỳ trong miền quang phổ nào đó cũng luônluôn bé hơn sự bức xạ nhiệt của vật đen tuyệt đối trong miền quang phổ đó ở cùngnhiệt độ

Thí dụ, nếu có nhiều vật ở cùng một nhiệt độ, thì vật đen tuyệt đối là vật phát xạmạnh nhất Vì vậy, ở nhiệt độ khá cao vật đen tuyệt đối là vật phát sáng mạnh nhất.Thật vậy, khi quan sát một miếng sứ trắng có vẽ hình ngôi sao bằng than bạch kim

được nung tới nhiệt độ chừng 12000C trong buồng tối, ta sẽ thấy hình ngôi sao(được coi là vật đen tuyệt đối) phát sáng chói trên nền sứ còn tối đen.

 Muốn một vật bất kỳ phát xạ (tức là rλ,T ≠ 0), thì aλ,T và uλ,T phải khác 0

Nói cách khác, điều kiện cần và đủ để một vật bất kì phát ra được một bức xạ

có bước sóng λ nào đó là nó phải hấp thụ được bức xạ đó và đồng thời vật đen tuyệtđối ở cùng nhiệt độ với nó phải phát xạ được bức xạ đó

Thí dụ ở nhiệt độ bình thường vật đen tuyệt đối không phát ánh sáng thấy

được (uλ,T = 0), vì vậy một vật bất kỳ, (chẳng hạn, tấm thuỷ tinh màu) không thể

phát ra ánh sáng thấy được (rλ,T = 0) ở nhiệt độ đó, mặc dù nó có thể hấp thụ được

ánh sáng thấy được (aλ,T ≠ 0).

Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao vật đen tuyệt đối sẽ phát ra ánh sáng thấy được

(uλ,T ≠ 0) Chẳng hạn ở 5000C vật đen tuyệt đối bắt đầu phát một ít ánh sáng đỏ, ở

10000C- ánh sáng vàng, ở 20000C- ánh sáng trắng Do đó, một vật bất kỳ có năngsuất hấp thụ lớn đối với ánh sáng thấy được cũng sẽ phát ra ánh sáng thấy đượctương tự như vật đen tuyệt đối tại những nhiệt độ nói trên Nhưng nếu vật bất kỳ có

năng suất hấp thụ nhỏ (aλ,T ≈ 0) thì ở bất kì nhiệt độ nào cũng không thể phát sáng

được Chẳng hạn như ở nhiệt độ cao miếng nhôm nhẵn bóng cũng không phát sángđược

1.1.2.4 Các định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối

1.1.2.4.1 Định luật Stefan- Boltzman

Năm 1879, Josef Stefan phân tích các kết quả thực nghiệm đã tìm được sự liên

hệ giữa độ trưng năng lượng của một vật bất kỳ với nhiệt độ tuyệt đối của nó [2,3].Tuy nhiên, những phép đo chính xác hơn sau đó đã chứng minh rằng những kếtluận mà Stefan tìm ra không hoàn toàn đúng

Năm 1884, Boltzmann dùng phương pháp nhiệt động lực học và đã chứng

minh rằng: độ trưng năng lượng của vật đen tuyệt đối tỷ lệ với lũy thừa bậc bốn

của nhiệt độ tuyệt đối.

trong đó: σ = 5,6687.10-8 W/m2K4 - được gọi là hằng số Stefan- Boltzman Hệ thức

(1.7) là biểu thức của định luật Stefan- Boltzman.

Định luật Stefan- Boltzman mới chỉ cho quan hệ về độ trưng năng lượng(cường độ bức xạ toàn phần) mà chưa cho biết sự phụ thuộc về phân bố phổ

1.1.2.4.2 Định luật Wien

Năm 1893 [2,3], Wien dùng phương pháp nhiệt động lực học cùng với thuyết

điện từ đã tìm ra hàm phân bố mật độ năng lượng phổ phát xạ tuân theo định luật

chuyển dời Wien như sau:

trong đó, c là vận tốc của ánh sáng trong chân không, f là hàm của

c T

λ .

Trên cơ sở hàm phân bố u=ρ λ( ,T) , Wien đã xác định được bước sóng λm

ứng với cực đại của phân bố phổ theo định luật chuyển dời Theo đó, bước sóng λm

ứng với cực đại của năng suất phát xạ uλ,T của vật đen tuyệt đối biến thiên tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối của nó:

m

b T

λ =

(1.8)b= 2896µK – gọi là hằng số Wien, hệ thức (1.8) là định luật chuyển dời của Wien.

Hình 1.3 Mô tả định luật Wien

Như vậy, khi tăng nhiệt độ không những năng lượng toàn phần mà cả sựphân bố năng lượng theo bước sóng cũng thay đổi Chẳng hạn, ở nhiệt độ thấp, vậtchủ yếu phát bức xạ hồng ngoại, nhiệt độ càng tăng bức xạ càng chuyển về màu

đỏ, rồi vàng và cuối cùng là trắng

Từ định luật của mình, Wien đã chứng minh rằng:

Năng suất phát xạ đơn sắc của vật đen tuyệt đối tỉ lệ với luỹ thừa bậc năm của nhiệt độ tuyệt đối.

uλ,T = BT 5

(1.9)

Hằng số B có giá trị: B = 1,301.10-11W/m3µK5

Định luật Wien chỉ đúng ở vùng tần số cao và ở nhiệt độ thấp

Cần chú ý rằng, công thức (1.8) xác định vị trí cực đại của hàm mật độ nănglượng phổ theo bước sóng như là một hàm tỉ lệ nghịch với nhiệt độ nhưng chưacho chúng ta thông tin đầy đủ về hàm phân bố Vì vậy, rất nhiều nhà khoa học lúc

bấy giờ đã tiến hành các nghiên cứu để tìm ra dạng tường minh của u

1.1.2.4.3 Công thức Rayleigh – Jeans

Vẫn dựa trên quan điểm của vật lí cổ điển về tính chất liên tục của sự phát

xạ hay hấp thụ bức xạ điện từ và sự phân bố đều năng lượng theo bậc tự do,Rayleigh [2,3] thấy rằng năng suất phát xạ đơn sắc của vật đen tuyệt đối tỉ lệ vớinhiệt độ tuyệt đối của nó:

u (ν,T)= f(ν,T) ∼ν2, kT trong đó k là hằng số Bozmann.

Vận dụng quan điểm của Rayleigh, Jeans đã tính chính xác hệ số tỉ lệ vàthấy rằng:

2 2

được gọi là công thức Rayleigh – Jeans

Với công thức này, các nhà khoa học kỳ vọng những kết quả về bức xạ của vậtđen hoàn toàn có thể được giải quyết trọn vẹn Bằng cách tích phân hàm phân bố utrong toàn miền tần số ta có thể tính được độ trưng năng lượng (hay cường độ bức

xạ toàn phần) của vật đen tuyệt đối ở một nhiệt độ xác định:

lúc bấy giờ chưa thể tìm lời giải thích ngay được, nên gọi là sự khủng hoảng trong

miền tử ngoại (hay là tai biến miền tử ngoại).

1.1.3 Hiện tượng quang điện ngoài

Alexandre Edmond Becquerel lần đầu tiên quan sát thấy hiệu ứng quang điệnxảy ra với một điện cực được nhúng trong dung dịch dẫn điện được chiếu sáng vàonăm 1839 Năm 1873,Willoughby Smith phát hiện rằng selen (Se) có tính quangdẫn[2,3]

Năm 1887, Heinrich Hertz quan sát thấy hiệu ứng quang điện ngoài đối vớicác kim loại (cũng là năm ông thực hiện thí nghiệm phát và thu sóng điện từ Sau

đó Aleksandr Grigorievich Stoletov (Александр Григорьевич Столетов, 1839

-1896)) đã tiến hành nghiên cứu một cách tỉ mỉ và xây dựng nên các định luật quangđiện

1.1.3.1 Thí nghiệm

Hình 1.4 Mô tả thí nghiệm Hertz về hiện tượng quang điện ngoài

Khi chiếu sáng bằng ánh sáng có bước sóng(tần số) thích hợp hoặc chiếubằng tia cực tím lên trên bề mặt một kim loại, người ta thấy các electron bị bức xạ

ra khỏi bề mặt của nó (hình 1.4)

1.1.3.2 Các định luật quang điện

Để khảo sát đặc tính của hiện tượng quang điện, thí nghiệm được bố trítheo sơ đồ nguyên lí như hình vẽ sau đây [2,3]:

Hình 1.5 Hình mô tả thí nghiệm với tế bào quang điện

Theo đó, khi chiếu chùm sáng kích thích phù hợp vào cathode của tế bào quangđiện thì ở mạch ngoài xuất hiện dòng quang điện Đặc biệt là dòng quang điện chỉxuất hiện khi nguồn sáng có bước sóng ngắn hơn một bước sóng giới hạn nào đó,

với những nguồn có bước sóng dài hơn bước sóng giới hạn thì dù có tăng cường độchiếu sáng lên thì hiệu ứng quang điện vẫn không xuất hiện

Những phép đo thực nghiệm chính xác sau đó (đặc biệt bởi Lenard vào năm1902) đã rút ra thành các định luật quang điện như sau:

Định luật 1: Hiệu ứng quang điện chỉ xảy ra với chùm sáng có bước sóng bé

hơn hoặc bằng bước sóng giới hạn λ0 (hay có tần số lớn hơn tần số giới hạn ν0 ) nào đó, giá trị giới hạn này phụ thuộc vào vật liệu làm cathode.

Định luật 2: Cường độ dòng quang điện tăng gần như tuyến tính với hiệu điện

thế U tới một giá trị tới hạn nào đó (gọi là giá trị dòng bão hoà) Giá trị của cường

độ dòng bão hoà tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng khích thích (chiếu vào cathode).

Hình 1.6 Sự phụ thuộc cường độ dòng điện vào UAK

Định luật 3: Động năng ban đầu cực đại của các quang điện tử bị bứt phá khỏi

bề mặt cathode phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng, không phụ thuộc cường độ chiếu sáng.

2 x

2

ma c

mv

(1.12)Những định luật quang điện vừa nêu trên không thể giải thích được bằngthuyết điện từ xem ánh sáng chỉ có tính chất sóng Ví dụ như định luật 3, nếu xemánh sáng có tính chất sóng thì quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượngnên ánh sáng có cường độ mạnh thì sẽ có năng lượng lớn Các electron hấp thu năng

lượng lớn thì động năng của nó sau khi bức khỏi kim loại càng lớn Ngoài ra dùnăng lượng tới có công suất yếu đi nữa thì cũng có một số electron hấp thu vừa đủnăng lượng cần thiết mà thoát ra bề mặt kim loại Sẽ không có giới hạn nào cả chohiệu ứng quang điện, điều này không đúng đối với định luật 1 quang điện

Vì vậy đề giải thích tất các hiện tượng trên ta phải xem xét lại quan điểmtrước đây ánh sáng chỉ có tính chất sóng

1.2 Cơ sở lý thuyết của thuyết phôtôn ánh sáng

1.2.1 Giả thuyết của Planck về lượng tử năng lượng

Để thoát khỏi bế tắc nói trên, năm 1900 Planck đã dũng cảm vứt bỏ quanniệm cũ về sự phát xạ và nêu lên giả thuyết mới về tính chất lượng tử của nănglượng bức xạ, đánh dấu một giai đoạn mới của vật lí học [1,4,5]

Theo Planck: Bức xạ điện từ được phát ra dưới dạng những lượng tử năng

lượng riêng rẽ ε, được gọi là lượng tử năng lượng Độ lớn của lượng tử năng

lượng ε tỉ lệ với tần số bức xạ (hay tỉ lệ nghịch với bước sóng λ):

hc h

En= n hν, với n = 0,1, 2,

1.2.2 Thuyết phôtôn của Einstein

Thuyết lượng tử ánh sáng của Planck đã nêu lên quan điểm hiện đại về nănglượng: năng lượng điện từ phát xạ hay hấp thụ có những giá trị gián đoạn, chúngluôn luôn là bội số nguyên của lượng tử năng lượng ε; ta nói rằng năng lượng điện

từ phát xạ hay hấp thụ bị lượng tử hoá Nhưng thuyết lượng tử của Plank chưa nêulên bản chất gián đoạn của bức xạ điện từ

Đến năm 1905, Einstein dựa trên thuyết lượng tử về năng lượng của Planck

đã nêu lên thuyết lượng tử ánh sáng (phôtôn) với nội dung[1,4,5]:

a) Bức xạ điện từ cấu tạo bởi vô số các hạt gọi là lượng tử ánh sáng hay phôtôn.

mang một năng lượng xác định bằng:

hc h

đơn vị thời gian.

Theo thuyết tương đối Einstien, mỗi một hạt phôtôn có khối lượng tương đốitính:

p mc

c

νλ

(1.15)Như vậy động lượng của phôtôn tỷ lệ với tần số hoặc tỷ lệ nghịch với bướcsóng của bức xạ điện từ tương ứng

Dựa vào thuyết phôtôn của Einstein người ta đã giải thích được nhiều hiệntượng và hình thành các khái niệm quan trọng như: sự phát xạ của vật đen tuyệtđối, hiện tượng quang điện, định luật phát quang, hiệu ứng Compton, áp suất ánhsáng, quang lực

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Việc Thuyết sóng ánh sáng đã không thể giải thích được các hiện tượng vật lí

như bức xạ nhiệt, hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton là một sự bế tắc của vật

lí học Do đó, việc tìm ra một lí thuyết mới về ánh sáng là rất cần thiết

Từ các hiện tượng thực nghiệm, Planck đã tạo ra bước đột phá trong vật lí học khiđưa ra giả thuyết về lượng tử ánh sáng Trên cơ sở đó, Einstein đã hoàn thiệnThuyết photon ánh sáng, là lí thuyết mới cho phép giải thích thoả đáng và triệt để

các hiện tượng nêu trên Không những vậy, Thuyết photon ánh sáng còn được ứng

dụng để tìm ra các hướng nghiên cứu mới có ý nghĩa quan trọng đối với sự pháttriển của khoa học kỹ thuật và công nghệ

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THUYẾT PHÔTÔN ÁNH SÁNG 2.1 Giải thích các định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối

2.1.1 Công thức Planck

Với giả thuyết lượng tử năng lượng của mình, Planck đã tìm ra được công

thức biểu diễn hàm số uλ,T =f(λ,T), tức là năng suất phát xạ đơn sắc của vật đen tuyệt

đối [1,2,4,5]:

( ) 2 2

2 ,

1

h kT

h

u T

c e

2.1.2 Nghiệm lại các định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối

Xuất phát từ thuyết lượng tử năng lượng nói trên, Plank đã giải thích được cácđịnh luật bức xạ của vật đen tuyệt đối:

 Công thức Rayleigh – Jeans

Khi nhiệt độ T lớn 1

h kT

ν <<

nên 1

h

kT h e

Đây chính là biểu thức Rayleigh – Jeans

 Định luật Stefan- Boltzman:

2

4 2

h

c e

 Định luật Vien: Nếu ta tính đạo hàm biểu thức (2.2) theo λ thì đạo hàm nàytriệt tiêu tại một giá trị đặc biệt λm thỏa mãn hệ thức λ =m T b.

đó ở nhiệt độ này, bức xạ nhiệt thực tế không chứa các thành phần quangphổ đó

 Sự phát quang của một số chất còn tiếp tục kéo dài một khoảng thời giannào đó sau khi ngừng kích thích Khoảng thời gian này được gọi là thời gianphát quang Thời gian của các chất khác nhau (10-10s ÷ nhiều ngày) Đối vớicác dạng bức xạ khác, ngoài bức xạ nhiệt, như sự tán xạ hay phản xạ sẽngừng tức khắc khi ngừng rọi sáng

 Bức xạ phát quang là bức xạ riêng của vật: mỗi chất phát quang có phổ phátquang đặc trưng của nó

Theo tính chất nói trên, Vavilốp nêu lên định nghĩa về sự phát quang:

của chất đó ở nhiệt độ và trong miền quang phổ cho trước và có thời gian phát quang lớn hơn nhiều so với chu kỳ của sóng ánh sáng (10 -14 s ÷ 10 -15 s).

Những nghiên cứu tiếp theo sau đó cho thấy rằng với quang phát quang còn

quan sát được cả những bức xạ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của sánh sáng

kích thích