Что описывает формула
Данная формула описывает излучение абсолютного черного тела.
Расчеты, которые проводят с ее помощью, совпадают с экспериментальными показателями для любых частот. В качестве частного случая в данном выражении присутствует формула Рэлея – Джинса (если \(h\nu<kT\)).
В области больших частот (при \(h\nu>kT\)) эта формула переходит в:
\(\varepsilon_{\nu_1T}=\frac{2\pi h\nu^3}{c^2}exp\left(-\frac{h\nu}{kT}\right). \)
Из ФП следуют:
- закон смещения Вина;
- закон Стефана – Больцмана.
Количественное значение постоянной Планка можно найти, зная из эксперимента величины постоянных:
- k (постоянную Больцмана);
- σ (постоянную Стефана – Больцмана);
- с (скорость света в вакууме).
Таким образом, мы получим выражение:
\(h=\sqrt{\frac{2\pi^5k^4}{10\sigma c^2}}.\)
Хотя ФП была создана, чтобы определять равновесное излучение внутри нагретого вещества, она пригодна и для описания спектрального распределения лучистой энергии, которая выпускается телами в окружающее пространство.
Пример
Например, чтобы определить температуру поверхности звезды, необходимо зарегистрировать спектр ее излучения, а затем сопоставить его с ФП.
Этим же методом можно измерять температуру тел, нагретых в земных условиях. Эта формула незаменима для раскаленных металлов и керамики, где невозможно использовать традиционные датчики теплового измерения. ФП применяют и для описания потоков лучистой энергии в эталонах яркости излучения, которые нужны для абсолютной калибровки приёмников света.
Слайд 4Тепловое излучение – испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тел.
Нагретые тела – тепловое излучение
Люминесценция во всех её проявлениях: экраны дисплеев, светодиоды, лазеры и т.п.
Нетепловое излучение -внешний источник энергии
Тепловое излучение может находиться в равновесии с окружающими телами.
Температура тела изменяется до тех пор, пока количество излучаемой телом энергии не станет равным количеству поглощаемой энергии.
Т.е. полость будет заполнена электромагнитным полем в виде электромагнитных волн («излучением»). Поглощение этих ЭМВ («излучения») телом при равновесии компенсирует энергию излучаемую телом.
Согласно опыту и представлениям термодинамики:
равновесие детальное:
Излучаемая и поглощаемая энергия равны для каждой частоты ω (длины волны λ).
Волновая оптика
Интерференция
Δd = d2 − d1 = kλ, k = 0, 1, 2, …
Условие максимума интерференции: Δd – разность хода двух когерентных волн, d2 и d1 – оптические пути двух световых волн, k – порядок интерференционного максимума, λ – длина волны
Δd=2k+1λ2, k = 0, 1, 2, …
Условие минимума интерференции: Δd – разность хода двух когерентных волн, k – порядок интерференционного минимума, λ – длина волны
2hncosβ=2k+1λ2
Условие максимума интерференции в тонких плёнках: h – толщина пленки, n – показатель преломления, β – угол преломления, λ – длина волны
2hn cosβ = kλ
Условие минимума интерференции в тонких плёнках: h – толщина пленки, n – показатель преломления, β – угол преломления, λ – длина волны
r=kRλ
Радиус колец Ньютона: r – радиус, k – порядок интерференционного минимума, R – радиус кривизны линзы, λ – длина волны
r=2k+1Rλ2
Радиус колец Ньютона: r – радиус, k – порядок интерференционного минимума, R – радиус кривизны линзы, λ – длина волны
Дифракция света
l=d24λ
l – расстояние от препятствия, d – величина препятствия, λ – длина волны
d sin φ = kλ
Дифракционная решётка, максимумы: d – постоянная решётки, φ – угол дифракции, λ – длина волны
dsinφ=2k+1λ2
Дифракционная решётка, минимумы: d – постоянная решётки, φ – угол дифракции, λ – длина волны