Lumina si Fizica Cuantica

Trimis la data: 2003-05-07 Materia: Fizica Nivel: Liceu Pagini: 10 Nota: / 10 Downloads: 19
Autor: Joitoiu George Dimensiune: 106kb Voturi: Tipul fisierelor: doc Acorda si tu o nota acestui referat: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
vezi mai multe detalii vezi mai putine detalii
Raporteaza o eroare
Am studiat pînă acum propagarea, reflexia, refracţia, difracţia, polarizarea, împrăştierea şi interferenţa luminii. Ne vom ocupa în continuare de producerea luminii şi de modul în care aceste studii au condus în 1900 la naşterea fizicii cuantice moderne.

Cele mai uzuale surse de lumină sînt corpurile solide încălzite şi descărcările electrice prin gaze. Exemple tipice de astfel de surse sînt : filamentul de tungsten al lămpii cu incandescenţă şi lampa cu neon. Analizînd cu ajutorul unui spectrometru lumina emisă de la o sursă putem afla intensitatea radiată la diverse lungimi de undă. în figura gura 47-1 se poate vedea rezultatul unei astfel de măsurători, tipic pentru solide încălzite, în care s-a încălzit la 2 000 K o panglică de tungsten.

In ordonată (figura 47-1) a fost pusă densitatea spectrală a emitanţei energetice, Mλ , (sau pe scurt emitanţa spectrală) definită astfel ca fluxul energetic emis de unitatea de aria a radiatorului, în intervalul de lungimi de undă şi λ, λ+dλ să fie Mλ dλ. Unitatea S.I. pentru emitanţa spectrală este watt pe metru pătrat pe metru (W/m2 m), respectiv în unităţi mai convenabile W/m2 µm (1 W/cm2 µm = 106 W/m2 m) sau W/cm2 µm (1 W/cm2 µm = 1010 W/m2 m). La măsurarea lui Mλ se ia în consideraţie toată radiaţia emisă în 2π steradiani, de radiator. |

Uneori dorim să discutăm despre energia radiată în tot domeniul de lungimi de undă. In acest caz vom vorbi de emitanţa energetică, Me definită ca flux de energie emis uniform de pe o suprafaţă cu aria unitate, unitate de măsură corespunzătoare fiind W/m2. Ea poate fi obţinută integrând radiaţia emisă pe tot intervalul de lungimi de undă : Me = dλ

Ermitanţa Me poate fi interpretată ca aria de sub curba Mλ funcţie de λ. În cazul ligurii 47-1, această arie şi deci Me, este de 23,5 x lO4 W/cm2. Se poate observa asemănarea formală ce există între această curbă şi cea a distribuţiei Maxweliene a vitezelor, din paragraful 24-2.

Pentru orice material există o familie de curbe de emitanţă spectrală ca cea din figura 47-1, cîte o curbă pentru fiecare temperatură. Dacă se compară asemenea familii de curbe, nu rezultă regularităţi clare. Înţelegerea şi descrierea lor pe baza unei teorii prezintă dificultăţi serioase. Din fericire, este posibil să lucrăm cu un corp solid ideal, încâlzit, numit corp negru.

Proprietăţile de emisie a luminii se dovedesc a fi independente de materialul din care este construit corpul negru şi depind într-un mod simplu de temperatură. Anterior am procedat la fel, cînd am studiat proprietăţile unui gaz ideal şi nu a infinităţilor de tipuri de gaze reale. Corpul negru este un corp ideal din punct de vedere al proprietăţilor lui de emisie a luminii. Vom descrie în paragrafele următoare modul în care studiul teoretic al radiaţiei corpului negru, a condus în 1900 pe fizicianul german Max Planck (1858—1947), la fundamen-tarea îizicii cuantice moderne

Lungimea µm
Figura 47-1. Densitatea spectrală a emitanţei energetice a tungstenului Ia 2000 K. Linia întreruptă se referă la radiaţia corpului negru aflat la aceeaşi temperatură. 1µ. =10-6 m=104 Â.

Să luăm trei bucăţi diferite de metal, spre exemplu tungsten, tantal şi molibden. Să executăm în fiecare bucată de rnetal cîte o cavitate iar prin pereţii fiecăruia să efectuăm o mică gaură care să unească cavitatea cu exteriorul. Să creştem temperatura fiecărui bloc metalic la aceeaşi temperatură (să zicem de 2000 K), determinată cu ajutorul unui termometru corespunzător. În fine, să observăm emisia de lumină a celor trei bucăţi metalice, într-o cameră întunecoasă.

Măsurătorile lui Me şi Mλ ne arată următoarele:
1. Radiaţia ce provine din interiorul cavităţii este totdeauna mai intensă ca cea provenită de la pereţii exteriori. Acest lucru se poate vedea clar, pentru tungsten. Raportul emitanţelor suprafeţei exterioare şi a cavităţii, pentru cele trei materiale discutate, la 2 000 K este 0,259 (tungsten), 0,212 (molibden) şi 0,232 (tantal).

2. Emitanţa cavităţii este aceeaşi pentru toate cele trei materlale (dacă ele se află la aceeaşi temperatură) cu toate că emitanţele suprafe-telor exterioare este diferită. Emitanţa cavităţii pentru 2 000°K este de 90,0 W/cm2
3. Spre deosebire de emitanţa suprafeţei exterioare, emitanţa ener-getică a cavităţii Me depinde de temperatură într-un mod simplu şi anume:Mec = σT4
unde σ este o constantă universală (constanta Stefan-Boltzman) a cărei valoare măsurată experimental este 5,67xl0-8 W/(m2) (K4). Emitanţa suprafeţei exterioare variază cu temperatura într-un mod mult mai complicat şi diferă de la un material la altul. Ea se scrie uneori sub forma :Me = ε Mec = ε σT4

Nu numai radiaţia totală ci şi distribuţia spectrală a ei trebuie să fie aceeaşi pentru ambele cavităţi. Acest lucru poate fi arătat punînd un filtru între cele două deschideri ale cavităţilor, astfel ales încît să permită să treacă o bandă îngustă de frecvenţe. Folosind acelaşi raţionament, putem arăta că trebuie ca Mλ A=Mλ B = unde Mλ C este emisivitatea spectrală caracteristică ambelor cavităţi.

Efectul fotoelectric constă în emisia de electroni de către o suprafaţă metalică datorită interacţiunii acestuia cu un fascicul de radiaţii incidenţă pe ea. Studiul efectului fotoelectric a condus la descoperirea legilor acestui fenomen. Dintre legile efectului fotoelectric două nu au putut fi explicate.
Emisia de electroni (foto electroni) au loc numai dacă rad incidentă are o o energie mai mare ce depăşeşte energia şi frecventă de prag specifică fiecărui metal.

Energia cinetică a fotoelectronilor emişi de suprafaţă creşte cu frecvenţa incidentă dintr-o funcţie şi este incidentă dintr-o funcţie şi este independentă de radiaţii incidente.

Explicaţia celor două legi o dă A. Einstein în 1904-1905, plecând de la ipoteza cuantificării a lui Plank. El admite că radiaţia luminoasă incidentă nu transportă energie în mod continuu, că efectul fotoelectric corespunde transferului de energie de la un foton la un electron (ciocnire foton-electron cu anihilarea fotonului) conform bilanţului de energie:(2) unde: - lucrul mecanic de extracţie; - energia cinetică a fotoelectronului; - energia foton – electron incident.

Măsurat experimental au pus în evidenţă o concordanţă destul de bună între teoria cuantică a lui Einstein şi legile descoperite experimental astfel că efectul foto- electric este o nouă dovadă a cuantificării energiei purtată de radiaţia luminoasă.unde: m – masa de mişcare; - masa de repaus.

  • pag. 1
  • pag. 2
  • pag. 3
  • pag. 4
  • pag. 5
  • pag. 6
  • pag. 7
  • pag. 8
  • pag. 9
  • pag. 10

Nota explicativa
Referatele si lucrarile oferite de Referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.

Iti recomandam ca referatele pe care le downloadezi de pe site sa le utilizezi doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale pentru conceperea unui referat nou, propriu si original.

Referat.ro te invata cum sa faci o lucrare de nota 10!
Filmele zilei
Linkuri utile
Programeaza-te online la salonul favorit Descarca gratuit aplicatiile pentru iOS si Android Filmulete haioase Filme, poante si cele mai tari faze Jocuri Cele mai tari jocuri de pe net Referate scoala Resurse, lucrari, referate materiale pentru lucrari de nota 10 Bacalaureat 2019 Vezi subiectele examenului de Bacalaureat din 2019 Evaluare Nationala 2019 Ultimele informatii despre evaluare nationala
Toate imaginile, textele sau alte materiale prezentate pe site sunt proprietatea referat.ro fiind interzisa reproducerea integrala sau partiala a continutului acestui site pe alte siteuri sau in orice alta forma fara acordul scris al referat.ro. Va rugam sa consultati Termenii si conditiile de utilizare a site-ului. Informati-va despre Politica de confidentialitate. Daca aveti intrebari sau sugestii care pot ajuta la dezvoltarea site-ului va rugam sa ne scrieti la adresa webmaster@referat.ro.
Confidentialitatea ta este importanta pentru noi

Referat.ro utilizeaza fisiere de tip cookie pentru a personaliza si imbunatati experienta ta pe Website-ul nostru. Te informam ca ne-am actualizat politica de confidentialitate pentru a integra cele mai recente modificari privind protectia persoanelor fizice in ceea ce priveste prelucrarea datelor cu caracter personal. Inainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru te rugam sa aloci timpul necesar pentru a citi si intelege continutul Politicii de Cookie. Prin continuarea navigarii pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizarii fisierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Nu uita totusi ca poti modifica in orice moment setarile acestor fisiere cookie urmarind instructiunile din Politica de Cookie.


Politica de Cookie
Am inteles