Закон випромінювання абсолютно чорного тіла
“Квантова механіка чарівна”, – пише фахівець з квантової теорії Деніель Грінбергер. Квантова механіка, згідно з якою речовина має властивості як хвилі, так і частинки, народилася після новаторських робіт по випромінюванню нагрітих об’єктів. Уявіть спіраль електронагрівача, яка стає спочатку коричневою, а потім, нагріваючись, – червоною. Закон випромінювання абсолютно чорного тіла (АЧТ), запропонований німецьким фізиком Максом Планком в 1900 р, визначає кількість енергії, що випускається чорними тілами на даній довжині хвилі. АЧТ – це об’єкт, який випускає і поглинає максимально можливу кількість випромінювання на будь-якій даній довжині хвилі при будь-якій даній температурі.
Кількість теплового випромінювання АЧТ змінюється з частотою і температурою. Значна частина спектру випромінювання багатьох предметів з нашого повсякденного життя припадає на інфрачервоний або субміліметровий діапазони, невидимі людським оком. Однак у міру підвищення температури тіла переважаюча частина спектра його випромінювання зміщується, так що ми можемо бачити його світіння.
У лабораторних умовах АЧТ можна змоделювати, взявши великий порожнистий твердий об’єкт зразок сферичної оболонки, в якій зроблено невеликий отвір. Випромінювання, що потрапляє в отвір, відбивається від внутрішніх стінок, втрачаючи при кожному відбитті енергію, яка поглинається оболонкою. До того моменту, коли випромінювання добереться, нарешті, до вихідного отвору, його інтенсивність буде пренебрежимо мала. Таким чином, отвір грає роль АЧТ, що поглинає все падаюче на нього випромінювання. Планк представив стінки порожнини такого АЧТ як набір мікроскопічних електромагнітних осциляторів. Він постулював, що їхня енергія дискретна і може приймати лише певні значення. Ці осциллятори здатні випромінювати енергію в порожнину або поглинати її звідти тільки дискретними порціями – так званими квантами. Уявлення Планка про квантуванні енергії осциляторів і теоретичний висновок його закону випромінювання АЧТ принесли йому в 1918 р Нобелівську премію. Зараз ми знаємо, що Всесвіт відразу після Великого вибуху була майже ідеальним чорним тілом. Термін “чорне тіло” був введений в 1860 році німецьким фізиком Густавом Кірхгофа.
Related posts:
- Випромінювання – реферат Випромінювання, в найзагальнішому вигляді, можна уявити собі як виникнення і поширення хвиль, що приводить до обурення поля. Поширення енергії виражається у вигляді електромагнітного, іонізуючого, гравітаційного випромінювань і випромінювання по Хокингу. Електромагнітні хвилі – це обурення електромагнітного поля. Вони бувають радіохвильовими, інфрачервоними (теплове випромінювання), терагерцовий, ультрафіолетовими, рентгенівськими і видимими (оптичними). Електромагнітна хвиля має властивість поширюватися в […]...
- Кінематика абсолютно твердого тіла При будь-якому русі тіла можна використовувати таку його модель, як матеріальна точка? Які моделі тіла ще існують? Поступальний рух твердого тіла. Опис руху тіла вважається повним лише тоді, коли відомо, як рухається кожна його точка. Ми багато уваги приділили опису руху точки. Саме для точки вводяться поняття координат, швидкості, прискорення, траєкторії. У випадку завдання опису […]...
- Характеристики теплового випромінювання Енергія, яку втрачає тіло внаслідок теплового випромінювання, характеризується наступними величинами. Потік випромінювання (Ф) – енергія, що випромінюється за одиницю часу з усієї поверхні тіла. Фактично, це потужність теплового випромінювання. Розмірність потоку випромінювання – [Дж / с = Вт]. Енергетична світність (Re) – енергія теплового випромінювання, що випускається за одиницю часу з одиничною поверхні нагрітого тіла. […]...
- Абсолютно чорне тіло (АЧТ): види і значення Абсолютно чорне тіло (АЧТ) – це поняття, що відноситься до теорії теплового випромінювання. Воно позначає тіло, що має властивість повністю поглинати будь-що потрапляє на його поверхню електромагнітне випромінювання незалежно від довжини хвилі і температури своїй поверхні. Що поглинає коефіцієнт такого тіла дорівнює 1. Коефіцієнт відображає ставлення поглинається енергії до енергії падаючого потоку. Для нього характерна […]...
- Щільність потоку електромагнітного випромінювання Як ми вже знаємо, хвиля характеризується перенесенням енергії. Отже, електромагнітні хвилі теж несуть з собою енергію. Розглянемо деяку поверхню площею S. Покладемо, що через неї електромагнітні хвилі переносять енергію. Щільність потоку електромагнітного випромінювання Лініями позначені напрями поширення електромагнітних хвиль. Лінії, перпендикулярні поверхні, у всіх точках яких коливання відбуваються в однакових фазах, називаються променями. А ці […]...
- Теплове випромінювання Яким чином Земля отримує енергію від Сонця? Теплопровідність і конвекція виключені: нас розділяє 150000000 кілометрів безповітряного простору. Тут працює третій вид теплопередачі – теплове випромінювання. Випромінювання може поширюватися як в речовині, так і у вакуумі. Як же воно виникає? Виявляється, електричне і магнітне поля тісно пов’язані один з одним і володіють однією чудовою властивістю. Якщо […]...
- Гамма-випромінювання Гамма-випромінювання – саме короткохвильове електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль менше 0,1 нм. Воно пов’язане з ядерними процесами, явищами радіоактивного розпаду, що відбуваються з деякими речовинами, як на Землі, так і в космосі. Гамма-промені шкідливі для живих організмів. Земна атмосфера не пропускає космічне гамма-випромінювання. Це забезпечує існування всього живого на Землі. Реєструється гамма-випромінювання детекторами гамма-випромінювання, сцинтиляційними […]...
- Випромінювання електромагнітних хвиль У цій главі вивчається випромінювання електромагнітних хвиль на прикладі задачі визначення електромагнітного поля, що виникає при нерівномірному русі електричного заряду. Завдання вирішується виходячи з уявлення про те, що електромагнітні поля, що виникають при русі заряду повинні мати хвильовий характер. Найбільш просто в цьому випадку можна знайти магнітне поле електромагнітної хвилі на відстані від рухомого заряду, […]...
- Закони теплового випромінювання Теплове випромінювання. У нагрітих тілах частина внутрішньої енергії речовини може перетворюватися в енергію випромінювання. Тому нагріті тіла є джерелами електромагнітного випромінювання в широкому діапазоні частот. Це випромінювання називають тепловим випромінюванням. Експерименти показують, що теплове випромінювання має безперервний спектр. Це означає, що нагріте тіло випускає деяку кількість енергії випромінювання в будь-якому діапазоні частот або довжин хвиль. […]...
- Ультрафіолетове випромінювання До ультрафіолетовим променям відносять електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від декількох тисяч до декількох атомних діаметрів (390-10 нм). Це випромінювання було відкрито в 1802 р фізиком І. Ріттером. Ультрафіолетове випромінювання має більшу енергію, ніж видиме світло, тому сонячне випромінювання в ультрафіолетовому діапазоні стає небезпечним для людського організму. Ультрафіолетове випромінювання, як відомо, щедро посилає нам Сонце. […]...
- Особливості лазерного випромінювання Лазерне випромінювання за своїми властивостями значно відрізняється від випромінювання звичайних джерел світла. Відзначимо його характерні особливості. 1. Когерентність. Випромінювання є висококогерентним, що обумовлено властивостями вимушеного випромінювання. При цьому має місце не тільки тимчасова, але і просторова когерентність: різниця фаз у двох точках площини, перпендикулярної напрямку поширення, зберігається постійною (рис. 31.5, а). 2. коллімірованіе. Лазерне випромінювання […]...
- Гальмівне випромінювання Вільгельм Конрад Рентген (1845-1923), Нікола Тесла (1856-1943), Арнольд Йоганнес Вільгельм Зоммерфельд (1868-1951) Термін “гальмівне випромінювання”, або Bremsstrahlung (нім.), Відноситься до рентгенівського або іншому електромагнітному випромінюванню, що випускається, коли заряджена частинка (наприклад, електрон) раптово сповільнюється, реагуючи на сильне електричне поле атомного ядра. Розглянемо рентгенівські промені, що випускаються при бомбардуванні металевої пластинки електронами високих енергій. Б’ючи в […]...
- Ставлення бактерій до випромінювання Найважливішим природним джерелом випромінювання для Землі є сонячна радіація. Поверхні Землі досягають переважно хвилі довжиною від 300 нм і більше, оскільки більш короткі хвилі затримуються атмосферою. Світло в діапазоні від 300 до 1000 нм, який припадає в основному на видиме світло, робить помітний вплив на життя різних прокариотов, включаючи бактерії – збудників хвороб людини. Випромінювання […]...
- Випромінювання – коротко З якої причини на нашій Землі тепло? На це питання досить просто відповісти – завдяки Сонцю. Однак, як цей процес пояснюється з точки зору фізики? Навколо нас існує постійне магнітне поле, яке викликане зміною електричного. В результаті цього Землю огортають електромагнітні хвилі. Будь-яка електромагнітна хвиля, незалежно від своєї частоти, має енергію. Однак деякі певні частоти […]...
- Поняття імпульсу тіла. Закон збереження імпульсу Проробимо кілька нескладних перетворень з формулами. За другим законом Ньютона силу можна знайти: F = m*a. Прискорення знаходиться наступним чином: a = v/t. Таким чином отримуємо: F = m*v/t. Визначення імпульсу тіла: формула Виходить, що сила характеризується зміною добутку маси на швидкість у часі. Якщо позначити цей добуток якоюсь величиною, то ми отримаємо зміну цієї […]...
- Спектр електромагнітного випромінювання Спектр електромагнітного випромінювання охоплює широкий діапазон частот електромагнітних (ЕМ) хвиль. Ці взаємно перпендикулярні коливання електричного і магнітного полів несуть енергію і можуть поширюватися у вакуумі. Різні ділянки спектра відповідають різним частотам ЕМ хвиль. В порядку зростання частоти (і убування довжини хвилі) ми розрізняємо радіохвилі, мікрохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські промені і гамма-випромінювання. […]...
- Реліктове випромінювання – що це таке? Реліктове випромінювання це космічний мікрохвильовий фон, невидимий без спеціального обладнання. Відповідно до теорії Великого Вибуху, реліктове випромінювання є затухаючим “відлунням” або “відблиском” цього самого вибуху, що стався 13770000000 років тому. Саме слово реліктовий в перекладі з латині означає “залишковий”. Реліктове випромінювання з’явилося приблизно через 400 000 років після великого вибуху в результаті рекомбінації субатомних частинок. […]...
- Вимушене випромінювання атомів Квантова теорія рівноважного випромінювання. У 1916 р Ейнштейн з позиції квантової теорії теоретично розглянув проблему рівноважного випромінювання (див. Розділ 1.1), коли при деякій температурі речовина знаходиться в термодинамічній рівновазі з випромінюванням, що заповнює об’єм деякої порожнини. Викладаючи основні положення теорії Ейнштейна, введемо в фізичну модель такого процесу ряд припущень, які не змінюючи спільності висновків, дозволять […]...
- Випромінювання диполя Випущення електромагнітних хвиль відбувається при прискореному русі електричних зарядів. Найпростішою моделлю джерела електромагнітних хвиль є електричний диполь, дипольний момент якого гармонічно змінюється з часом. Такий елементарний диполь називають диполем Герца. У радіотехніці диполь Герца еквівалентний невеликої антени, розмір якої багато менше довжини хвилі. Прикладом такого диполя може служити система, утворена нерухомим точковим зарядом і вагається […]...
- Неіонізуючі поля і випромінювання Поняття “неіонізуючі випромінювання” З курсу фізики добре відомо, що поширення енергії відбувається у вигляді дрібних частинок і хвиль, процес випускання і поширення якої називається випромінюванням. Розрізняють 2 основних види випромінювання по впливу на предмети і живі тканини: Іонізуюче випромінювання. Це потоки елементарних частинок, що утворюються в результаті поділу атомів – радіоактивне випромінювання, альфа, бета, гамма, […]...
- Реліктове випромінювання Всесвіту Астрономічні спостереження показують, що, крім окремих джерел випромінювання у вигляді зірок і галактик, у Всесвіті є випромінювання, неподілюваний на окремі джерела – фонове випромінювання. Воно спостерігається у всіх діапазонах електромагнітного спектру. В основному фонове випромінювання є сума світіння різних джерел (галактик, квазарів, міжгалактичного газу), настільки далеких, що сучасні засоби астрономічних спостережень поки не можуть розділити […]...
- Що таке абсолютно тверде тіло Багато реальні тіла є твердими, тобто на протязі тривалого часу зберігають свої розміри і форму, точніше кажучи зміни розмірів і форми настільки незначні, що ними можна знехтувати. Моделлю таких тіл служить абсолютно тверде тіло. Абсолютно тверде тіло – це ідеальна модель тіла, зміною розмірів і форми якого в даних умовах можна знехтувати. З цього визначення […]...
- Внутрішня енергія тіла Молекули, з яких складається тіло, постійно здійснюють безладне тепловий рух. Вони рухаються відносно один одного, обертаються, здійснюють коливальні рухи (подібно пружинам). Існує кінетична енергія такого руху, а також потенційна енергія коливань молекул. Крім того, існує потенційна енергія взаємодії молекул між собою (за рахунок сил тяжіння і відштовхування). Сума всіх цих енергій і становить внутрішню енергію […]...
- Зміна внутрішньої енергії тіла при теплових процесах Теплові явища – це явища, пов’язані з процесами нагріву і охолодження, зміною агрегатного стану, тобто плавлення і затвердіння, випаровування і конденсації. Розглянемо теплові явища з точки зору зміни внутрішньої енергії тіла. Зміна температури тіла залежить від зміни кінетичної енергії руху молекул в цьому тілі. При цьому зміні підлягає і потенційна енергія взаємодії цих молекул, виключаючи […]...
- Закон Фур’є – основний закон теплопровідності У 1807 році французький вчений Фур’є довів експериментально, що у будь-якій точці тіла (речовини) в процесі теплопровідності є властивий однозначний взаємозв’язок між тепловим потоком і градієнтом температури: Де Q – тепловий потік, виражається в Вт; Grad (T) – градієнт температурного поля (сукупності числових значень температури в різноманітних місцях системи в обраний момент часу), одиниці виміру […]...
- Випромінювання Черенкова Черенковське випромінювання виникає, коли заряджена частинка (наприклад, електрон) пролітає крізь прозору середу (наприклад, скло або воду) зі швидкістю, що перевищує швидкість світла в цьому середовищі. Один з найбільш звичайних прикладів такого випромінювання дають ядерні реактори, які часто занурені в басейн з охолоджувальною рідиною. Активна зона реактора оточена моторошнуватим синім світінням, викликаним черенковське випромінюванням народжених в […]...
- Що таке світло – коротко Що таке світло? Світло – це електромагнітне випромінювання, довжини хвиль якого лежать в діапазоні від 380 до 760 нанометрів. Саме цей діапазон хвиль сприймається нашими очима як видиме світло. Так, хвиля певної довжини, відбиваючись від предмета, потрапляє на сітківку ока, і ми вирішуємо, що цей предмет, наприклад, жовтого кольору. Найкоротшою довжині хвилі відповідає фіолетовий світло, […]...
- Абсолютно тверде тіло Якби в розглянутому досліді з пружиною до неї підвісили вантаж масою не 100 г, а 1 г, пружина теж деформувалася б. Але деформація ця була б вкрай незначною, непомітною на око. Точно так само неможливо помітити деформацію кришки парти під дією лежить на ній книги або полотна дороги під вагою великовантажного автомобіля. У ситуаціях, коли […]...
- Гіпотеза Планка про кванти В кінці 1 890-х років німецький виробник електричних ламп попросив молодого фізика Макса Планка розрахувати енергію, що виділяється нитками розжарювання. Таким чином, перед Планком поставили завдання, вирішити яку не могли навіть провідні вчені того часу: вивести формулу залежності довжини хвилі світла і ультрафіолетового випромінювання від температури чорного тіла. Планк спробував застосувати все, що могла запропонувати […]...
- Перший закон термодинаміки – фізика Перший закон термодинаміки – це окремий випадок закону збереження енергії, головного закону природи. Він показує, від яких причин залежить зміна внутрішньої енергії. Закон збереження енергії. До середини XIX ст. численні досліди довели, що Важливо механічна енергія ніколи не пропадає безслідно. Падає, наприклад, молот на шматок свинцю, і свинець нагрівається. Сили тертя гальмують тіла, які при […]...
- Закон Релея Розсіювання світла в каламутних середовищах на неоднорідностях, розміри яких малі порівняно з довжиною хвилі, можна спостерігати, наприклад, при проходженні сонячного світла через посудину з водою, в яку додано трохи молока. При спостереженні збоку в розсіяному світлі середу здається блакитний, тобто в розсіяному випромінюванні переважають хвилі, відповідні короткохвильової частини спектра сонячного випромінювання. Світло ж, що пройшов […]...
- Електромагнітне випромінювання: коротко Електромагнітним випромінюванням називається розповсюджується в просторі обурення електричних і магнітних полів. Основними характеристиками електромагнітних хвиль є їх частота і довжина, які залежать від швидкості поширення хвиль, у свою чергу залежить від середовища. Електромагнітні хвилі – це поперечні хвилі, в яких вектори напруженостей електричного і магнітного полів коливаються перпендикулярно до напрямку поширення хвилі. Від хвиль на […]...
- Теплові властивості кристалів Кристал являє собою систему впорядковано розташованих атомів, що володіють певними масами; між атомами діють сили тяжіння і відштовхування, що врівноважують один одного за певних рівноважних відстанях між атомами. При відхиленні атома з положення рівноваги виникає повертає сила, протилежна зміщення, величина якої залежить від типу атома, його оточення та напрямки зміщення в кристалі. Відповідно до класичної […]...
- Маса тіла – фізика При впливі одних тіл на інші тіла змінюють свою швидкість – набувають прискорення. При цьому різні тіла при даному впливі набувають різний прискорення (т. Е. Надають різний опір зміні їх швидкостей). Властивість тіл купувати певне прискорення при даному впливі називається інертністю. Інертність полягає в тому, що для зміни швидкості тіла на задану величину потрібно, щоб […]...
- Перший закон термодинаміки: визначення Перше начало (перший закон) термодинаміки – це закон збереження і перетворення енергії для термодинамічної системи. Відповідно до першого початку термодинаміки, робота може відбуватися тільки за рахунок теплоти або якоїсь іншої форми енергії. Отже, роботу і кількість теплоти вимірюють в одних одиницях – джоулях (як і енергію). Перший початок термодинаміки був сформульований німецьким вченим Ю. Л. […]...
- Складний рух твердого тіла Складний рух – це такий рух, який можна розкласти на кілька простих. Простими рухами вважаються: Поступальний; Обертальний. При вирішенні завдань на складний рух використовують теорему про складання швидкостей. При складному русі точки абсолютна швидкість в кожен момент часу дорівнює геометричній сумі переносної (VE) і відносної (VК) швидкостей. Де Α – кут між векторами VE і […]...
- Другий закон термодинаміки Як і перший закон, другий закон термодинаміки представляє собою узагальнений опис явищ природи. У своїй класичній”формулюванні він стверджує неможливість побудови машини, що працює постійно за рахунок тепла, що переноситься від менш нагрітого до більш нагрітого тіла. Цю формулювання можна спростити, сказавши, що теплота завжди переноситься в напрямку зменшення температури, подібно молекулам стисненого газу, які завжди […]...
- Що таке радіоактивне випромінювання (Радіація)? Електричний струм, що приводить у рух машини і породжує електромагнетизм, – це тільки один з тих видів енергії, які базуються на електричних властивостях атомів. Іншим є радіоактивне випромінювання – енергія, що вивільняється при розпаді атомного ядра. Атоми складаються з негативно заряджених електронів, позитивно заряджених протонів, і нейтральних частинок, що називаються нейтронами. Невидимі сили неймовірною мощі, […]...
- Будова Сонця і сонячне випромінювання Випромінювання Сонця є джерелом енергії для всіх процесів, що протікають в географічній оболонці. 70% маси Сонця становить водень. 29% – гелій, 1% припадає на інші елементи. Середня щільність речовини Сонця становить 1.41 г / см3, всередині ж ця величина досягає 100 г / см3. (Для Землі ці величини становлять відповідно 5.52 г / см3 і […]...
- Оптика: основні поняття Світло являє собою електромагнітне випромінювання з певною довжиною хвилі, в інтервалі від 0,4 до 0,8 мкм. Джерелом даних хвиль служать атоми і молекули при зміні в них енергетичного стану електронів. Потужність випромінювання – це величина енергії, яку випромінює об’єкт за одну секунду. Потік світлової енергії – це енергія, яку переносить світлова хвиля через певну площу […]...