Равновесное тепловое излучение

Но именно в это время возникли задачи, решение которых в рамках электромагнитной теории оказалось невозможным. Так, например, были безуспешны все попытки количественно описать явление равновесного теплового излучения, а безупречный с позиций классической физики вывод формулы Рэлея-Джинса приводил к абсурдному результату. Смелая гипотеза Планка привела к решению этой проблемы и позволила сформулировать основы новой теории света, которую обычно называют физикой фотонов или квантовой оптикой. [c.399]

Для характеристики равновесного теплового излучения важна не только объемная плотность энергии, но и распределение этой энергии по спектру. Поэтому будем характеризовать равновесное излучение, изотропно заполняющее пространство внутри полости, с помощью функции Uy — спектральной плотности излучения, т.е. средней энергии единицы объема электромагнитного поля, [c.400]

В 1916 г. в связи с анализом проблемы равновесного теплового излучения Эйнштейн дополнил квантовую теорию Бора количественным описанием процессов поглощения и испускания света. Новые понятия и представления, введенные Эйнштейном, полностью сохранили свое значение до наших дней и служат основой теоретического анализа большинства вопросов, касающихся интенсивности линий испускания и поглощения. [c.730]

Отличительной особенностью теплового излучения является то, что оно присуще тепловому состоянию любого тела, имеющего температуру выше абсолютного нуля, независимо от его агрегатного состояния. Предельным случаем равновесного теплового излучения является излучение абсолютно черного тела. [c.147]

Объяснение распределения энергии в спектре равновесного теплового излучения и явления внешнего фотоэффекта было дано на основе допущения, что свет испускается и поглощается отдельными квантами. Эйнштейн пошел дальше, выдвинув гипотезу, что свет и распространяется в виде отдельных квантов — фотонов. [c.162]

Исчерпывающее описание равновесного теплового излучения на основе формулы Планка. Прекрасное согласие формулы Планка с экспериментальными данными при всех частотах позволяло считать установленным явное выражение для функции F в общей формуле Вина [c.45]

Поэтому целесообразно прервать на время исторический экскурс и рассмотреть в данном параграфе, как можно вывести формулу Планка (а заодно и формулу Рэлея — Джинса) по современной теории. Это целесообразно еще и потому, что здесь, на примере задачи о равновесном тепловом излучении, удается наиболее просто показать, как совершается [c.52]

Итак, на примере задачи о равновесном тепловом излучении удается достаточно просто продемонстрировать переход [c.60]

Векторный потенциал поля излучения и операторы рождения и уничтожения фотонов. В 2.4 на примере задачи о равновесном тепловом излучении был продемонстрирован переход световые волны -> квантовые осцилляторы -> фотоны. В общем виде этот переход рассматривается на основе метода вторичного квантования с использованием, операторов рождения и уничтожения фотонов. Фактически мы уже провели это рассмотрение. Чтобы завершить его, остается [c.255]

Экспериментально тепловое излучение черного тела воспроизводилось как излучение из небольшого отверстия достаточно большой полости (рис. 42). Излучение, попавшее через отверстие в полость, в результате многократных поглощений на ее внутренних стенках всегда практически полностью поглотится. Следовательно, поверхность отверстия ведет себя как черное тело и выходящее из него излучение является равновесным тепловым излучением. Экспериментальное изучение энергии излучения с этой поверхности полностью подтвердило закон Стефана-Больцмана (11.1). [c.69]

Энергия равновесного теплового излучения определенным образом [c.69]

Внешнее излучение, проникшее внутрь сферы, практически полностью поглощается, так как обратный выход излучения, в результате отражения от стенок, через малое отверстие затруднен. Характерный размер L абсолютно черного тела должен быть больше длины волны излучения L k). Если температуру стенок сферы поддерживать постоянной, то излучение будет находиться в термодинамическом равновесии со стенками. В этих условиях энергия излучения (или объемная плотность энергии фотонов излучения) определяется только температурой стенок. Такое излучение называют равновесным тепловым излучением. [c.275]

Излучение с распределением энергии в спектре, подоб ным распределению энергии (4.3.6) равновесного теплового излучения при той же температуре, называют серым. Формула (4.3.10) соответствует серому излучению. [c.154]

Эта порция, или квант энергии тепловых колебаний решетки, называется фононом. хю аналогии с квантом электромагнитного излучения — фотоном. Эта аналогия прослеживается и. далее. С точки зрения квантовой теории равновесное тепловое излучение рассматривается как газ, образованный квантами света — фотонами, обладающими энергией Е — hv = Н(л и импульсом р = йи/с = = к/Х, где с — скорость света. Точно так же поле упругих волн, заполняющих кристалл, можно трактовать как газ, образованный квантами нормальных колебаний решетки — фононами, обладаю-Щ.ИМИ энергией = hv = Лю и импульсом [c.131]

В условиях теплового равновесия число актов излучательной рекомбинации равно числу актов поглощения квантов света равновесного теплового излучения. Поэтому полупроводник излучает ровно столько света (и на тех же частотах), сколько поглощает из окружающего пространства. [c.331]

Равновесное тепловое излучение. Фотонный газ [c.247]

Температура поверхности Солнца равна примерно Т =6000 К. Вблизи поверхности Солнца концентрация фотонов равновесного теплового излучения задается формулой (1.10) при Т—Т . Энергия. излучения, доходящего до границ атмосферы Земли, имеет то же распределение по частотам, что и вблизи поверхности Солнца, но соответственно меньшую концентрацию. При прохождении атмосферы в результате рассеяния и поглощения спектральный состав света изменяется. Затем происходит отражение и поглощение света поверхностью Земли и находящимися на ней предметами. В результате этого спектральный состав излучения, обусловленного солнечным освещением, весьма сложно зависит от условий его образования. Однако для оценки спектрального состава излучения с точностью до порядков величин можно пренебречь всеми этими изменениями и считать, что он у поверхности Земли примерно таков же, как у исходного солнечного излучения. Поэтому для средней концентрации <п > фотонов солнечного излучения вблизи поверхности Земли в соответствии с (1.10) можно написать [c.15]

В настоящее время большую популярность приобрела теория квантовой гравитации — синтезируемое применение квантовой теории к ОТО. Важным результатом этой теории, если он вообще когда-либо состоится, должно стать проверяемое, в принципе, предсказание того, что черные дыры испускают в свободное пространство равновесное тепловое излучение. [c.456]

ЗАКОНЫ РАВНОВЕСНОГО ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (Термодинамика излучения) [c.227]

Рис. 112. Схема равновесного теплового излучения двух тел

Дальнейшие измерения полностью подтвердили эту закономерность. Точное значение постоянной закона Стефана — Больцмана а о = 5,672-10 е7 г/ж2°К или приближенно ао = 5,7-10. Пользуясь законом Стефана — Больцмана, справедливым для условий равновесного теплового излучения и вытекающим из приложения законов термодинамики к лучистой энергии, можно ввести понятие о лучистой температуре. Это важное понятие было введено Б. Б. Голицыным (1893 г.). [c.392]

В работе [11] был проделан численный расчет движения в рамках релятивистской газодинамики, а также было найдено приближенное аналитическое решение задачи, основанное на использовании уравнений в характеристиках и релятивистских аналогах инвариантов Римана. Интересно отметить, что внутренняя энергия за фронтом столь мощной ударной волны почти целиком сосредоточена в равновесном тепловом излучении. Приближенное решение показывает, что окончательная кинетическая энергия на 1 г, которую приобретает вещество, находившееся в слое с начальной плотностью 5о г см , по порядку величины равна зрг г. Если [c.638]

В конце прошлого века у физиков господствовало то впечатление, что их наука близка к исчерпанию своего предмета— все главные законы природы уже открыты, и осталась лишь чисто техническая работа — применять их к конкретным задачам и повышать точность экспериментального определения различных констант. Один из крупнейших английских физиков сказал тогда, что в физике остались, собственно, три нерешенные задачи вывести формулу для равновесного теплового излучения, узнать, что такое шаровая молния, и объяснить, почему гудят провода. [c.315]

Первое и второе начала термодинамики для равновесного теплового излучения (законы Стефана—Больцмана и Кирхгофа). Следуя второй особенности феноменологического метода, воспользуемся основными началами термодинамики для определения связи между полусферической плотностью собственного интегрального лучистого потока соб температурой Т и физическими свойствами каждого из тел, участвующих в лучистом теплообмене. [c.329]

Необходимо подчеркнуть, что законы Стефана — Больцмана и Кирхгофа вполне строги только для равновесного теплового излучения. Поэтому в условиях неравновесного лучистого теплообмена в системе тел, имеющих различную температуру, уравнения (10.11) и (10.12) становятся приближенными. Их использование для практических расчетов связывают с предположением о наличии местного термодинамического равновесия в каждой точке на поверхности каждого из 1ел, участвующих в теплообмене. Закон Кирхгофа позволяет сделать ряд выводов [c.330]

Как уже ука.чывало( ь, закон Стефана —Больцмана и закон смещения Вина являются обобщением экспериментов по исследованию зависимости светимости черного тела от длины волны и температуры. В то же время они вполне согласуются с охарактеризованной выше термодинамической теорией равновесного теплового излучения. Для уяснения этого получим законы черного тела из термодинамической формулы Вина (8.6). [c.410]

Напоминаем читателю, что формула (8.35) была получена применением к равновесному тепловому излучению законов термодинамики и теоремы Больцмана о равнораспределении энергии по степеням свободы. Очевидно, что полученные соотнопшния удовлетворяют термодинамической формуле Вина (8.6). Для [c.422]

Закон Кирхгофа. В 1859 г. Г. Кирхгоф сформулировал закон для равновесного теплового излучения. Прежде чем рассматривать этот закон, необходимо ввести понятия ис-пускательной и поглощательной способностей тела. Обозначим через ЙФ энергию излучения, испускаемого в единицу времени единицей поверхности тела в интервале частот от й) до (o-fd(o . Иными словами, йФ есть плотность потока энергии излучения в указанном интервале частот. Представим йФ в виде [c.37]

Задача о равновесном тепловом излучении формулы Рэлея — Джинса и Планка. Используя разложение поля на осцилляторы, представим величину p( )d o в виде суммы энергий осцилляторов, приходящихся на интервал частот от 0) до w+dffl. Равновесный характер излучения позволяет весьма просто записать эту сумму] [c.57]

Во-первых, фотоны непосредственно не взаимодействуют друг с другом один поток фотонов свободно проходит сквозь другой поток. Равновесие в фотонном газе устанавливается лишь благодаря наличию других частиц, взаимодействуя с которыми фотоны рождаются либо уничтолоются. Так, равновесное тепловое излучение в полости возникает благодаря взаимодействию излучения со стенками полости. Взаимодействия фотонов возможны только в веществе (нелинейно-оптические явления). [c.83]

Однако в это же время анализ опытных данных по равновесному тепловому излучению н фотоэффекту показал, что В. о. имеет определ. границы приложения. Распределение энергии в спектре теплового излучения удалось объяснить М. Планку (М. Plank 1900), к-рый пришёл к заключению, что алемонтарная колебательная система излучает и поглощает не непрерывно, а порциями — квантами. Развитие А. Эйнштейном (А, Einstein) теории квантов привело к созданию новой корпускулярной оптики — квантовой оптики, к-рая, дополняя эл.-магн. теорию света, полностью соответствует общепризнанным представлениям о дуализме света (см. Корпускулярно-волновой дуализм). [c.305]

КЙРХГОФА ЗАКОН ИЗЛУЧЕНИЯ — один из осн. законов теплового излучения, устанавливающий зависимость между испусканием и поглощением эл.-магн. излучения телом определ. темп-ры Т. Открыт Г. Р. Кирхгофом (G. R. Kir hhoff) в 1859, положил начало развитию теории равновесного теплового излучения. [c.368]

К. 3. и, выводится из предположения о полном тер-модинамич. равновесии иялучепия с веществом и строго справедлив лишь для равновесного теплового излучения, в частности для излучения, заполняющего замкнутую полость при томн-ре Т. Однако он с хорошей точностью применим к тепловому излучению, испускаемому с поверхности тела, нагретого до высокой темп-ры, в окружающую более холодную среду, собственное излучение к-рой мало по сравнению с излучением данного тола, так что можно рассматривать эту сроду как вакуум (разумеется, что для поддержания стационарного состояния необходимо подводить к излучающему в вакуум телу энергию). [c.368]

Представление о сущеетвонании кванта действия Л 6,6- 10"- эрг-с зародилось в рамках с1ятисгич, теории равновесного теплового излучения, В кои. 19 в. выяснилось, что распределение энергии теплового излучения по спектру, выведенное из закона классич, статистич. физики [c.313]

Пусть два тела с одинаковой температу рой находятся в термодинамическом равновесии и составляют изолированную систему. Тогда для каждого из тел собственное тепловое излучение равно поглопхен-ному внешнему излучению. Другими словами между телами происходит равновесное тепловое излучение. В этих условиях отношение плотности монохроматического потока излучения Е), к соответствующей поглощательной способности Л я не зависит от природы тела и равно плотности монохроматического потока излучения абсолютно черного тела о. я. [c.328]

Равновесное тепловое излучение как полностью изотропное является естественным. Темп-рные излучатели дают слабополяризованный свет за счет влияния поверхностных слоев, в к-рых пет полного равновесия вещества с излучением. Так, вольфрамовая нить лампы накаливания дает свет, поляризованный до 15—20%, ртутная лампа — до 5—8%. Дневной свет может считаться практически естественным, хотя свет от определенного участка неба всегда несколько поляризован. Сильнополяризовапный свет испускают люминесцирующие жидкости и твердые тола, особенно при возбуждении поляризованным светом (см. Поляризованная люминесценция). [c.149]

Синхронизация и связанное с ней когерентное сложение колебаний обеспечивают повышение эффективности передачи энергии этих колебаний мембране и их излучение в окружающее пространство. В результате зависимость излучения от частоты становится существенно отличной от равновесного теплового излучения при температуре клетки на резонансных частотах оно возрастает. Естественно, "ЬТозрастание энергии излучения происходит за счет энергии метаболизма, компенсирующей повышение потерь энергии на излучение (а не за счет охлаждения клетки). Трансформация энергии происходит, по-видимому, следующим образом. Нарушение теплового равновесия за счет увеличения излучения на определенных резонансных частотах приводит к перераспределению энергии между белковыми молекулами, осуществляющемуся в процессе энергетического обмена между ними и направленному на восстановление равновесного состояния. Этот процесс связан с преимущественной передачей энергии молекулами, синхронизированным колебаниями мембран, так как излучение на их резонансных частотах превышает излучение на частотах колебаний других молекул. Сохранение температуры клетки обеспечивается снижением отвода энергии метаболизма во внешнее пространство. [c.63]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...