БИЛЕТ 25. Феноменология поглощения и дисперсии света.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒

Дисперсия света. Зависимость показателя преломления света от частоты или длины волны (А, также, скорости света) называют Дисперсией света.

Если узкий пучок белого света направить на одну из граней трехгранной призмы, то преломляясь в призме, пучок дает на экране вытянутое изображение щели с ярким радужным чередованием цветов — спектр. Ньютон условно разделил сплошной спектр на семь участков разных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Выводы, которые сделал И. Ньютон: 1. белый свет имеет сложную структуру и состоит из света разных цветов 2. свет разного цвета характеризуется различными показателями преломления в данной среде.

Поглощением (или абсорбцией) света называется потеря энергии световой волны, проходящей через вещество, вследствие преобразования энергии волны в различные виды внутренней энергии вещества или в энергию вторичного излучения света другого направления и спектрального состава. Поглощение света может приводить к нагреву, ионизации или возбуждения атомов и молекул вещества, в фотохимических процессов, к деформации и др.. Кроме того, поглощение может сопровождаться рассеянием и индуктивной излучением (лазерным).

Закон изменения интенсивности при поглощении можно записать так — закон Бугера (1729 год-установил экспериментально, теоретически виви и проанализировал Ламберт — 1760 г.), где к - коэффициент поглощения зависит только от длины волны, химической природы и состояния вещества. Если выбрать толщину слоя , то . Следовательно, коэффициент поглощения равен обратной величине толщины на которой интенсивность света уменьшается в е раз.

БИЛЕТ 26. Тепловое излучение и люминесценция. Спектральные характеристики теплового излучения. Законы Кирхгофа, Стефана-Бoльцмана и закон смешения Вина. Абсолютно черное тело.

Тепловое излучение – электромагнитное излучение, испускаемое веществом, возникающее за счет его внутренней энергии. Все другие виды свечения (излучения света), возбуждаемые за счет любого другого вида энергии, кроме теплового, называются люминесценцией. По определению С.И. Вавилова, люминесценция – излучение избыточное над тепловым и имеющее длительность, значительно превышающую период световых колебаний

Первый закон Кирхгофа. Сумма токов втекающих в узел равна сумме токов, вытекающих из узла.

Второй закон Кирхгофа. алгебраическая сумма (с учетом знака) падений напряжений на всех ветвях любого замкнутого контура цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура.При отсутствии в контуре ЭДС сумма падений напряжений равна 0.

Закон Стефана-Больцмана: Энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени температуры T.

Закон смещения Вина — длина волны — на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорциональна абсолютной температуре излучающего тела

Абсолютно чёрное тело — физическая абстракция, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.

БИЛЕТ 27. Формула Релея-Джинса и «ультрафиолетовая катастрофа». Гипотеза квантов. Формула Планка. Квантовое объяснение законов теплового излучення

Ультрафиоле́ товая катастро́ фа — физический термин, описывающий парадокс классической физики, состоящий в том, что полная мощность теплового излучения любого нагретого тела должна быть бесконечной. Название парадокс получил из-за того, что спектральная плотность энергии излучения должна была неограниченно расти по мере сокращения длины волны.

Формула Планка описывает распределение энергии теплового излучения абсолютно черного тела.
Плотность энергии в интервале dν при частоте ν: dU(ν ) = ρ (ν )dν, (h = 6.6260693(11)10^-34 Дж^.с)

Классическая электромагнитная теория, получившая всеобщее признание в XIX веке и объяснившая широкий круг явлений, неожиданно столкнулась с проблемой при объяснении теплового излучения тел. В 1900 г. была опубликована работа М. Планка, посвященная проблеме теплового излучения тел. Планк также моделировал вещество как совокупность гармонических осцилляторов различной частоты. Однако, предположив, что излучение происходит не непрерывно, как это следует из классической физики, а порциями — квантами с энергией E = h , он получил формулу для плотности энергии теплового, которая хорошо согласовывалась с опытными данными

Так в физике появилась новая фундаментальная константа — постоянная Планка. Гипотеза Планка о квантовой природе теплового излучения противоречила основам классической физики и показала границы ее применимости. В случае дискретных значений энергии для возбуждения колебаний с частотой осциллятору необходимо сообщить энергию h . При она становится бесконечно большой и при конечном значении температуры T колебания такой частоты возникнуть не могут. Поэтому спектр энергии квантов оказывается подавленным в области больших частот, и средняя энергия квантов будет описываться не соотношением = kT, а соотношением

БИЛЕТ 28 Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома.

Атом по Томсону состоит из электронов, помещённых в положительно заряженный «суп», компенсирующий отрицательные заряды электронов, подобно отрицательно заряженным «изюминкам» в положительно заряженном «пудинге». Электроны, как предполагалось, были распределены по всему атому. Было несколько вариантов возможного расположения электронов внутри атома, в частности вращающиеся кольца электронов. В некоторых вариантах модели вместо «супа» предлагалось «облако» положительного заряда.

Согласно этой модели, электроны могли свободно вращаться в капле или облаке такой положительно заряженной субстанции. Их орбиты стабилизировались тем, что, при удалении электрона от центра положительно заряженного облака, он испытывал увеличение силы притяжения, возвращающей его обратно, поскольку внутри его орбиты было больше вещества противоположного заряда, чем снаружи (по закону Гаусса). В модели Томсона электроны могли свободно вращаться по кольцам, которые стабилизировались взаимодействиями между электронами, а спектры объясняли энергетические различия между различными кольцевыми орбитами.

Упрощенная схема опытов Резерфорда. Альфа-частицы испускались радиоактивным источником, помещённым внутри свинцового цилиндра с узким каналом. Узкий пучок альфа-частиц из канала падал на фольгу из исследуемого материала, перпендикулярно к поверхности фольги. Из свинцового цилиндра альфа-частицы проходили только через канал, а остальные поглощались свинцом. Прошедшие сквозь фольгу и рассеянные ею альфа-частицы попадали на полупрозрачный экран, который был покрыт люминесцирующим веществом (сульфатом цинка). Это вещество было способно светиться при ударе об него альфа-частицы. Столкновение каждой частицы с экраном сопровождалось вспышкой света. Эта вспышка называется сцинтилляция (от латинского scintillation – сверкание, кратковременная вспышка света). За экраном находился микроскоп. Чтобы не происходило дополнительного рассеяния альфа-частиц в воздухе, весь прибор размещался в сосуде с достаточным вакуумом.

Планетарная модель атома. После анализа многочисленных опытов, Резерфордом в 1911 году была предложена планетарная модель атома (ядерная модель атома).Согласно этой модели в центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Вокруг ядра вращаются по орбитам отрицательно заряженные электроны. Электроны движутся вокруг ядра на относительно больших расстояниях, подобно тому, как планеты вращаются вокруг солнца. Из совокупности этих электронов образуется электронная оболочка или электронное облако. Атом в целом нейтрален, следовательно, абсолютное значение суммарного отрицательного заряда электронов равно положительному заряду ядра: число Z*e протонов в ядре равно числу электронов в электронном облаке и совпадает с порядковым номером (атомным номером) Z атома данного химического элемента в периодической системе Д.И.Менделеева.Например, атом водорода имеет порядковый номер Z = 1, следовательно, атом водорода состоит из положительного ядра с зарядом, равным абсолютному значению заряда электрона. Вокруг ядра вращается один электрон. Ядро атома водорода названо протоном. Атом лития имеет порядковый номер Z = 3, следовательно, вокруг ядра атома лития вращаются 3 электрона.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 Следующая ⇒