To tylko jedna z 14 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
FIZYKA KLASYCZNA A FIZYKA WSPÓŁCZESNA
• Fizyka klasyczna
zasady dynamiki Newtona;
termodynamika fenomenologiczna;
prawa Maxwella (światło jako fala EM);
• Fizyka kwantowa
falowa natura materii;
korpuskularna natura światła;
kwantowanie energii, pędu;
rok 1900 - Max Planck - teoria kwantowa
PROMIENIOWANIE CIEPLNE
• Promieniowanie cieplne = promieniowanie elektromagnetyczne, które powstaje w wyniku chaotycznego, cieplnego ruchu cząsteczek ciała i odbywa się kosztem energii tego ruchu. Definicje...
• Zdolność absorpcyjna A - wskazuje, jaki ułamek energii promieniowania padającego na powierzchnię ciała zostaje pochłonięty. Wielkość bezwymiarowa, zależna od częstotliwości promieniowania ν i od temperatury T (no i od rodzaju ciała!)
• Współczynnik odbicia R - ułamek energii promieniowania odbity od powierzchni ciała.
• Współczynnik transmisji T - ułamek energii promieniowania, który przechodzi przez ciało.
W dalszej części tego wykładu zajmiemy się ciałami, których współczynnik transmisji jest równy 0.
PROMIENIOWANIE CIEPLNE - c.d.
• Zdolność emisyjna ciała E(ν,T) - E(ν,T)dν to ilość energii promieniowania wysyłanej w postaci promieniowania EM o częstotliwości ν÷ν+dν przez jednostkową powierzchnię ciała o temperaturze T w jednostce czasu. • Ciało doskonale szare - A i R nie zależą od częstotliwości ν.
• Ciało doskonale czarne - A=1, R=0
Zdolność emisyjna dowolnego ciała jest zawsze mniejsza od zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego o tej samej temperaturze; (na wykresie: a - krzywa dla ciała doskonale czarnego; b - krzywa dla ciała rzeczywistego);
Charakterystyczne jest występowanie maksimum promieniowania przy pewnej częstotliwości;
PRAWA PROMIENIOWANIA CIEPLNEGO
• Prawo Kirchhoffa: Stosunek zdolności emisyjnej do zdolności absorpcyjnej jest dla każdej powierzchni funkcją częstotliwości i temperatury:
• Prawo Stefana-Boltzmanna: Całkowita zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego, obliczona jako całka ze zdolności emisyjnej po wszystkich częstościach, jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury:
• Prawo przesunięć Wiena: Maksimum energii w widmie promieniowania ciała doskonale czarnego występuje dla długości fali λ
(…)
… dla długich...
TEORIA PLANCKA • Propozycja Plancka (1900) - empiryczna!:
• Wyprowadzenie teoretyczne - założenia:
atomy wnęki rezonansowej zachowują się jak liniowe oscylatory harmoniczne;
energia tych oscylatorów jest skwantowana:
(gdzie: n - liczba naturalna zwana liczbą kwantową; h -pewna stała)
w związku z czym, zamiast całkowania rozkładu Boltzmanna (rozkład energii) należy zastosować sumowania, ponieważ energia jest wielkością dyskretną!
Rozkład zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego wg Plancka
TEORIA PLANCKA - c.d.
• Podsumowanie:
stała Plancka h=6,63*10-34 Js, obliczona z dopasowania wzoru teoretycznego do danych doświadczalnych, odgrywa w fizyce współczesnej rolę podobną do prędkości światła c w fizyce relatywistycznej;
niepowodzenie teorii klasycznej wynikało z prawa ekwipartycji energii (w dotychczasowej postaci), które sprawiało, że wartość średnia energii była niezależna od częstotliwości;
zasada kwantowania energii stosuje się do wszystkich oscylatorów, nie tylko atomowych; tyle, że dla obiektów dużych liczba kwantowa n ma wartość tak dużą, że zmiany energii wynikające z jej skwantowania są niemierzalnie małe;
Planck dokonał kwantowania energii oscylatorów, ale promieniowanie…
… za szczelinami;
• Hipoteza de Broglie`a (1927, praca doktorska!):
elektrony wykazują podobne właściwości interferencyjne, więc zależności:
i są prawdziwe dla wszystkich cząstek!
FUNKCJA FALOWA • Formalizm matematyczny:
Opis każdej cząstki za pomocą amplitudy prawdopodobieństwa:
Prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w chwili t w punkcie (x,y,z) jest proporcjonalne do natężenia (ψ może być funkcją zespoloną…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)