Promieniowanie cieplne. Dualizm korpuskularno-falowy

Promieniowanie cieplne (termiczne)

Promieniowanie cieplne (termiczne), jest to promieniowanie wysyłane przez ciała ogrzane do wysokiej temperatury. Tworzę je fale elektromagnetyczne o różnych długościach fal.

Zdolność emisyjna

Zdolność emisyjna (symbol e), jest to wielkość określająca zdolność wysyłania promieniowania cieplnego przez dane ciało, czyli energii wypromieniowywanej w danej temperaturze bezwzględnej (T)przez jednostkę powierzchni (1 m^2) tego ciała w jednostce czasu(1s)

Zdolność absorpcyjna

Zdolność absorpcyjna (symbol a), jest to miara zdolności pochłaniana promieniowania cieplnego przez ciało, jej wartość odpowiada stosunkowi energii pochłoniętej do całkowitej energii padającej na ciało. Zdolność absorpcyjna zależy od rodzaju ciała, właściwości jego powierzchni oraz temperatury bezwzględnej (T)

Ciało doskonale czarne

Ciało doskonale czarne, to pojęcie określające ciało pochłaniające całkowicie padające na nie promieniowanie elektromagnetyczne, niezależnie od temperatury tego ciała, kąta padania i widma padającego promieniowania. Współczynnik pochłaniania dla takiego ciała jest równy jedności dla dowolnej długości fali. Ciało doskonale czarne w naturze nie istnieje, jego model to kulista wnęka, do której przez niewielki otwór w ściance wpada promieniowanie.

Promieniowanie jest wielokrotnie odbijane od jego powierzchni i praktycznie nie wydostaje się na zewnątrz- ulega całkowitemu pochłonięciu.

Prawo Stefana- Boltzmana

Natężenie całkowitego cieplnego (E) ciała doskonale czarnego jest wprost proporcjonalna do czwartej potęgi jego temperatury bezwzględnej.
wzór prawo Stefana- Boltzmana

Natężenie promieniowania (E) wyraża stosunek wypromieniowanej energii do powierzchni ciała oraz czasu promieniowania, jego jednostką jest (W/m^2)

Rozkład natężenia promieniowania ciała doskonale czarnego

Prawo przesunięć Wiena

Prawo przesunięć Wiena określa zmianę położenia maksimum rozkładu natężenia promieniowania cieplnego przy zmianie temperatury. Zgodnie z nim iloczyn długość fali światła odpowiadającej maksimum natężenia promieniowania cieplnego ciała doskonale czarnego znajdującego się w określonej temperaturze bezwzględnej (T) i tej temperatury jest stały
wzór prawo przesunięć Wiena

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów (zwanych fotoelektronami) z powierzchni ujemnie naładowanej płytki metalowej pod wpływem padającego na nią fotonów. Zjawisko to świadczy o kwantowej naturze światła.

Prawa rządzące zjawiskiem fotoelektrycznym zewnętrznym

Prędkość początkowa i energia kinetyczna elektronów emitowanych z powierzchni metalu jest określona wyłącznie częstotliwością padającego promieniowania, nie zależy od jego natężenia
Dla każdego metalu istnieje charakterystyczna, najmniejsza wartość częstotliwości (zwanej progiem fotoelektrycznym), przy której zachodzi zjawisko emisji elektronów, natomiast przy częstotliwościach mniejszych od granicznej emisja ustaje.
Liczba elektronów emitowanych przez katodę jest wprost proporcjonalna do natężenia padającego promieniowania.

Emisja elektronu

Emisję elektronu może wywołać taki foton, którego energia będzie równa pracy wyjścia
praca wyjścia wzór

Równanie fotoelektryczne Einsteina

Dualizm korpuskularno-falowy

Dualizm korpuskularno-falowy, to cecha wielu obiektów fizycznych polegająca na tym, że w pewnych sytuacjach zachowują się one, jakby były cząstkami (korpuskułami), a w innych sytuacjach, jakby były falami
O falowej naturze światła świadczą zjawiska dyfrakcja i interferencja światła. O korpuskularnej naturze świadczy zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, efekt Comptona
Dualizm korpuskularno-falowy jest związany z falami de Broglie'a.