3. Теплове випромінювання - електромагнітне випромінювання з безперервним спектром, що випускається нагрітими тілами за рахунок їх теплової енергії.

Прикладом теплового випромінювання є світло від лампи розжарювання.

Потужність теплового випромінювання об'єкта, що задовольняє критеріям абсолютно чорного тіла, описується законом Стефана - Больцмана.

Відношення випромінювальної і поглинальної здібностей тел описується законом випромінювання Кирхгофа.

Теплове випромінювання є одним з трьох елементарних видів переносу теплової енергії (крім теплопровідності і конвекції).

Рівноважний випромінювання - теплове випромінювання, що знаходиться в термодинамічній рівновазі з речовиною.

Основні властивості теплового випромінювання

• Теплове випромінювання відбувається по всьому спектру частот від нуля до нескінченності

• Інтенсивність теплового випромінювання нерівномірна по частотах і має явно виражений максимум при певній частоті

• C зростанням температури загальна інтенсивність теплового випромінювання зростає

• C зростанням температури максимум випромінювання зміщується в бік більших частот (менших довжин хвиль)

• Теплове випромінювання характерно для тел незалежно від їх агрегатного стану

• Відмітною властивістю теплового випромінювання є рівноважний характер випромінювання. Це означає що якщо ми помістимо тіло в термоізольований посудину, то кількість поглинається енергії завжди буде дорівнює кількості испускаемой енергії.

Природа теплового (инфракрасного) излучения - электромагнитные волны с длиной волны от 800нм до 1 мкм. Ни на какие виды оно не делится, возникает при любой температуре выше абсолютного нуля. Интенсивность излучения и положение максимума длины волны зависит от температуры.

4.Фото́н (грец. Φωτόνιο)— квант електромагнітного поля, елементарна частинка, що є носієм електромагнітної взаємодії.

Фотони не мають електричного заряду. Їхні основні характеристики: енергія, зв'язана з частотою за допомогою формули   і спін рівний одиниці. Фотон є істинно-нейтральною частинкою, що означає, що його античастинка є тим самим фотоном.

Імпульс фотона визначають за формулою

Одним из экспериментов, подтверждающим квантование поглощения света, стал опыт Вальтера Боте, проведённый им в 1925 году. В этом опыте тонкая металлическая фольга облучалась рентгеновским излучением низкой интенсивности. При этом фольга сама становилась источником слабого вторичного излучения. Исходя из классических волновых представлений, это излучение должно распределяться в пространстве равномерно во всех направлениях. В этом случае два счётчика, находившиеся слева и справа от фольги, должны были фиксировать его одновременно. Однако результат опыта оказался прямо противоположным: излучение фиксировалось либо правым, либо левым счётчиком и никогда обоими одновременно. Следовательно, поглощение идёт отдельными квантами. Опыт, таким образом, подтвердил исходное положение фотонной теории излучения, и стал, тем самым, ещё одним экспериментальным доказательством квантовых свойств электромагнитного излучения

№5

1. Хвильові властивості речовини. В 1924 р. де-Бройль висунув гіпотезу, що двоякість (дуалізм) не є особливістю тільки світла, але має універсальне значення. Він припустив, що частинки речовини поряд з корпускулярними властивостями мають також і хвильові і переніс на випадок частинок речовини ті ж правила переходу від корпускулярної картини до хвильової, які справедливі для світла. Ці твердження отримали назву гіпотези де-Бройля. Фотон має енергію і імпульс

հ, p=հ/ .

Енергія і імпульс відбивають його корпускулярні властивості, а частота і довжина  – хвильові властивості.

За ідеєю де-Бройля рух будь-якої частинки пов’язаний з поширенням хвилі, довжина якої

հ/р

а частота – /հ.

Ці хвилі спочатку називали хвилями де-Бройля, а потім вони отримали назву хвилі матерії. Гіпотезу де-Бройля невдовзі було блискуче підтверджено експериментально у досліді з проходження електронного пучка через металеву фольгу (див. рис. 88, а).

Прискорений пучок електронів проходить через тонку металеву фольгу і потрапляє на фотопластину (ФП). Електрон при співударі з фотопластиною чинить на неї таку ж дію, як фотон, тобто засвітлює місце попадання. Пучок електронів розсіюється металевою фольгою і дає дифракційну картину,

հ / mv,

де v – швидкість електронів, тобто збігається з довжиною хвилі де-Бройля з формули (8.1).

Таким чином, матерія двояка, тобто частинки речовини одночасно мають і корпускулярні і хвильові властивості. Це положення називається принципом двоякості.

Опыт по дифракции электронов и был поставлен Клинтоном Дэвиссоном и Лестером Джермером тремя годами позже, т.е. в 1927 году. В качестве дифракционной решетки использовалась атомная кристаллическая решетка монокристалла никеля (см. рис. ниже).

На спиленный под углом   монокристалл направлялся пучок электронов, разогнанный в электронной пушке G до определенной энергии: с точки зрения де Бройля, такие частицы должны были обладать определенным импульсом, а, следовательно, определенной длиной волны. Для частиц, пролетевших разность потенциалов   кинетическая энергия равна  , так что длина волны

После выхода из никелевого кристалла интенсивность пучка под углом   измерялась с помощью цилиндра Фарадея C. Последний, по сути дела, есть металлический анод, к которому подключается источник ЭДС и последовательно с источником — амперметр. Все электроны, падающие на цилиндр, поглощаются им и посылаются ЭДС источника через амперметр, который фиксирует их количество в единицу времени. В итоге измеряется поток падающих на цилиндр электронов.

Опыт показал наличие пиков на угловой зависимости потока электронов от угла дифракции  , аналогичное дифракционным пикам для световых волн. Дифракционные максимумы приходились на те углы рассеяния, для которых между электронами, отразившимися от соседних кристаллических плоскостей в кристалле никеля, было целое число длин волн (условие Брэгга–Вульфа):

где расстояние между плоскостями   — это не что иное, как период кристаллической решетки. Для никеля эта величина составляет 4 ангстрема. В опыте Дэвиссона–Джермера электроны разгонялись в потенциале порядка  , тогда их длины волн имеют порядок одного-двух ангстрем, и дифракционные минимумы и максимумы ясно различимы.

Изменяя напряжение между катодом и анодом электронной пушки, Дэвиссон и Джермер наблюдали сдвиги интерференционной картины, что свидетельствовало об изменении длины волны пучка падающих электронов. Это изменение оказалось в полном соответствии с гипотезой де Бройля.