థర్మల్ రేడియేషన్ స్టెఫాన్ బోల్ట్జ్‌మాన్ నియమం అనేది శక్తి ప్రకాశం r e మరియు నల్ల శరీరం యొక్క శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత మధ్య సంబంధం. శక్తి ప్రకాశము

థర్మల్ రేడియేషన్ స్టీఫన్ బోల్ట్జ్‌మాన్ నియమం శక్తి ప్రకాశం R e మరియు బ్లాక్ బాడీ యొక్క శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత మధ్య సంబంధం గ్రే బాడీ యొక్క శక్తి ప్రకాశం వీన్ యొక్క స్థానభ్రంశం చట్టం (1వ నియమం) శక్తి నలుపు సాంద్రత యొక్క గరిష్ట వర్ణపట సాంద్రతపై ఆధారపడటం ఉష్ణోగ్రతపై శరీరం (2వ నియమం) ప్లాంక్ సూత్రం

థర్మల్ రేడియేషన్ 1. సౌర శక్తి ప్రకాశం యొక్క గరిష్ట వర్ణపట సాంద్రత తరంగదైర్ఘ్యం = 0.48 మైక్రాన్ల వద్ద సంభవిస్తుంది. సూర్యుడు నల్లని శరీరం వలె ప్రసరిస్తున్నాడని ఊహిస్తూ, నిర్ణయించండి: 1) దాని ఉపరితలం యొక్క ఉష్ణోగ్రత; 2) దాని ఉపరితలం ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తి. వీన్ యొక్క స్థానభ్రంశం చట్టం ప్రకారం, స్టీఫన్ బోల్ట్జ్‌మాన్ చట్టం ప్రకారం సూర్యుని ఉపరితలం ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తి,

థర్మల్ రేడియేషన్ 2. ప్లాటినం A T = 0.8 శోషణ సామర్థ్యం ఉంటే, 1 నిమిషంలో కరిగిన ప్లాటినం ఉపరితలం నుండి 50 సెం.మీ 2 కోల్పోయిన వేడిని నిర్ణయించండి. ప్లాటినం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం 1770 °C. ప్లాటినం కోల్పోయిన వేడి మొత్తం దాని వేడి ఉపరితలం ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తికి సమానం.స్టీఫన్ బోల్ట్జ్‌మాన్ చట్టం ప్రకారం,

థర్మల్ రేడియేషన్ 3. ఎలక్ట్రిక్ ఫర్నేస్ P = 500 W శక్తిని వినియోగిస్తుంది. d = 5.0 సెం.మీ వ్యాసం కలిగిన ఓపెన్ చిన్న రంధ్రంతో దాని లోపలి ఉపరితలం యొక్క ఉష్ణోగ్రత 700 °C. గోడల ద్వారా ఎంత విద్యుత్ వినియోగం వెదజల్లుతుంది? స్టెఫాన్ బోల్ట్జ్‌మాన్ చట్టం ప్రకారం, గోడల ద్వారా వెదజల్లబడే శక్తి రంధ్రం ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తి మొత్తం ద్వారా మొత్తం శక్తి నిర్ణయించబడుతుంది,

థర్మల్ రేడియేషన్ 4 టంగ్‌స్టన్ ఫిలమెంట్ శూన్యంలో I = 1 A నుండి ఉష్ణోగ్రత T 1 = 1000 K వరకు వేడి చేయబడుతుంది. T 2 = 3000 K ఉష్ణోగ్రతకు ఫిలమెంట్ ఏ ప్రస్తుత బలంతో వేడి చేయబడుతుంది? T 1, T 2 ఉష్ణోగ్రతలకు అనుగుణంగా టంగ్స్టన్ యొక్క శోషణ గుణకాలు మరియు దాని నిరోధకత సమానంగా ఉంటాయి: a 1 = 0.115 మరియు a 2 = 0.334; 1 = 25, Ohm m, 2 = 96, Ohm m విడుదలయ్యే శక్తి స్థిరమైన స్థితిలో విద్యుత్ వలయం నుండి వినియోగించే శక్తికి సమానం కండక్టర్‌లో విడుదలయ్యే విద్యుత్ శక్తి స్టీఫన్ బోల్ట్జ్‌మాన్ చట్టం ప్రకారం,

థర్మల్ రేడియేషన్ 5. సూర్యుని వర్ణపటంలో, శక్తి ప్రకాశం యొక్క గరిష్ట వర్ణపట సాంద్రత .0 = 0.47 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద సంభవిస్తుంది. సూర్యుడు పూర్తిగా నల్లని వస్తువుగా విడుదలవుతుందని ఊహిస్తే, దాని వాతావరణం వెలుపల భూమికి సమీపంలో ఉన్న సౌర వికిరణం (అంటే రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ సాంద్రత) తీవ్రతను కనుగొనండి. ప్రకాశించే తీవ్రత (రేడియేషన్ తీవ్రత) స్టెఫాన్ బోల్ట్జ్‌మాన్ మరియు వీన్ చట్టాల ప్రకారం ప్రకాశించే ప్రవాహం

థర్మల్ రేడియేషన్ 6. తరంగదైర్ఘ్యం 0, ఇది బ్లాక్ బాడీ రేడియేషన్ స్పెక్ట్రమ్‌లో గరిష్ట శక్తిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది 0.58 మైక్రాన్లు. శక్తి ప్రకాశం (r, T) గరిష్ట వర్ణపట సాంద్రతను నిర్ణయించండి, తరంగదైర్ఘ్యం విరామం = 1 nm, సమీపంలో 0 కోసం లెక్కించబడుతుంది. శక్తి ప్రకాశం యొక్క గరిష్ట వర్ణపట సాంద్రత ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఐదవ శక్తికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు వైన్ యొక్క 2వ చట్టం ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. ఉష్ణోగ్రత T అనేది Wien యొక్క స్థానభ్రంశం చట్టం విలువ నుండి వ్యక్తీకరించబడింది C అనేది SI యూనిట్లలో ఇవ్వబడుతుంది, దీనిలో యూనిట్ తరంగదైర్ఘ్యం విరామం = 1 m. సమస్య యొక్క పరిస్థితుల ప్రకారం, 1 యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం విరామం కోసం లెక్కించిన స్పెక్ట్రల్ ప్రకాశం సాంద్రతను లెక్కించడం అవసరం. nm, కాబట్టి మేము SI యూనిట్లలో C విలువను వ్రాస్తాము మరియు ఇచ్చిన తరంగదైర్ఘ్యం విరామం కోసం దాన్ని తిరిగి గణిస్తాము:

థర్మల్ రేడియేషన్ 7. సోలార్ రేడియేషన్ స్పెక్ట్రం యొక్క అధ్యయనం శక్తి ప్రకాశం యొక్క గరిష్ట వర్ణపట సాంద్రత తరంగదైర్ఘ్యం = 500 nm కు అనుగుణంగా ఉందని చూపిస్తుంది. సూర్యుడిని ఒక నల్లని శరీరంగా తీసుకొని, నిర్ణయించండి: 1) సూర్యుని యొక్క శక్తివంతమైన ప్రకాశం R e; 2) సూర్యుని ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తి ప్రవాహం F e; 3) 1 సెకనులో సూర్యుడు విడుదల చేసే విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ద్రవ్యరాశి (అన్ని పొడవులు). 1. స్టీఫన్ బోల్ట్జ్‌మాన్ మరియు వీన్ చట్టాల ప్రకారం 2. ప్రకాశించే ప్రవాహం 3. t = 1 s సమయంలో సూర్యుడు విడుదల చేసే విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ద్రవ్యరాశి (అన్ని పొడవులు), ద్రవ్యరాశి మరియు శక్తి యొక్క అనుపాత నియమాన్ని వర్తింపజేయడం ద్వారా మేము నిర్ణయిస్తాము. E = ms 2. సమయం t సమయంలో విడుదలయ్యే విద్యుదయస్కాంత తరంగాల శక్తి, శక్తి ప్రవాహం యొక్క ఉత్పత్తికి సమానం Ф e ((రేడియేషన్ శక్తి) సమయానికి: E=Ф e t. కాబట్టి, Ф e =ms 2, ఎక్కడ నుండి m= Ф e/s 2.

శరీరాల యొక్క థర్మల్ రేడియేషన్ అనేది శరీరం యొక్క అంతర్గత శక్తి యొక్క ఆ భాగం నుండి ఉత్పన్నమయ్యే విద్యుదయస్కాంత వికిరణం, దాని కణాల ఉష్ణ కదలికతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.

ఉష్ణోగ్రతకు వేడి చేయబడిన శరీరాల థర్మల్ రేడియేషన్ యొక్క ప్రధాన లక్షణాలు టిఉన్నాయి:

1. శక్తి ప్రకాశంఆర్ (టి ) -మొత్తం తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలో, శరీరం యొక్క యూనిట్ ఉపరితలం నుండి యూనిట్ సమయానికి విడుదలయ్యే శక్తి మొత్తం.రేడియేటింగ్ శరీరం యొక్క ఉపరితలం యొక్క ఉష్ణోగ్రత, స్వభావం మరియు పరిస్థితిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. SI వ్యవస్థలో ఆర్ ( టి ) పరిమాణం [W/m2] కలిగి ఉంటుంది.

2. ఎనర్జిటిక్ ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రతఆర్ (  ,T) =dW/ డి - యూనిట్ తరంగదైర్ఘ్యం విరామంలో (ప్రశ్నలో తరంగదైర్ఘ్యం దగ్గర) ఒక యూనిట్ సమయానికి శరీరం యొక్క యూనిట్ ఉపరితలం ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తి మొత్తం ). ఆ. ఈ పరిమాణం సంఖ్యాపరంగా శక్తి నిష్పత్తికి సమానం dW, నుండి తరంగదైర్ఘ్యాల యొక్క ఇరుకైన పరిధిలో యూనిట్ సమయానికి ఒక యూనిట్ ప్రాంతం నుండి విడుదలవుతుంది  ముందు  +d , ఈ విరామం యొక్క వెడల్పు వరకు. ఇది శరీర ఉష్ణోగ్రత, తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ఉద్గార శరీరం యొక్క ఉపరితలం యొక్క స్వభావం మరియు స్థితిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. SI వ్యవస్థలో ఆర్( , టి) పరిమాణం [W/m 3] కలిగి ఉంటుంది.

శక్తి ప్రకాశము ఆర్(టి) ఎనర్జిటిక్ ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రతకు సంబంధించినది ఆర్( , టి) క్రింది విధంగా:

(1) [W/m2]

3. అన్ని శరీరాలు వాటి ఉపరితలంపై విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను విడుదల చేయడమే కాకుండా, గ్రహిస్తాయి. ఒక నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క విద్యుదయస్కాంత తరంగాలకు సంబంధించి శరీరాల శోషణ సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించడానికి, భావన ప్రవేశపెట్టబడింది. ఏకవర్ణ శోషణ గుణకం-ఒక మోనోక్రోమటిక్ వేవ్ యొక్క శక్తి యొక్క పరిమాణం యొక్క నిష్పత్తి శరీరం యొక్క ఉపరితలం ద్వారా శోషించబడిన సంఘటన మోనోక్రోమటిక్ వేవ్ యొక్క శక్తి యొక్క పరిమాణానికి:

(2)

మోనోక్రోమటిక్ శోషణ గుణకం అనేది ఉష్ణోగ్రత మరియు తరంగదైర్ఘ్యంపై ఆధారపడి ఉండే పరిమాణం లేని పరిమాణం. ఒక సంఘటన మోనోక్రోమటిక్ వేవ్ యొక్క శక్తి యొక్క భాగాన్ని శరీరం యొక్క ఉపరితలం శోషించడాన్ని ఇది చూపుతుంది. విలువ  ( , టి) 0 నుండి 1 వరకు విలువలను తీసుకోవచ్చు.

అడియాబాటిక్‌గా క్లోజ్డ్ సిస్టమ్‌లోని రేడియేషన్ (బాహ్య వాతావరణంతో వేడిని మార్పిడి చేయదు) సమతౌల్యం అంటారు. మీరు కుహరం యొక్క గోడలో ఒక చిన్న రంధ్రం సృష్టించినట్లయితే, సమతౌల్య స్థితి కొద్దిగా మారుతుంది మరియు కుహరం నుండి వెలువడే రేడియేషన్ సమతౌల్య వికిరణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.

అటువంటి రంధ్రంలోకి ఒక పుంజం దర్శకత్వం వహించినట్లయితే, కుహరం యొక్క గోడలపై పదేపదే ప్రతిబింబాలు మరియు శోషణ తర్వాత, అది తిరిగి బయటకు రాలేరు. దీనర్థం అటువంటి రంధ్రం కోసం శోషణ గుణకం ( , టి) = 1.

ఒక చిన్న రంధ్రంతో పరిగణించబడిన మూసి ఉన్న కుహరం నమూనాలలో ఒకటిగా పనిచేస్తుంది పూర్తిగా నల్లని శరీరం.

పూర్తిగా నల్లని శరీరంసంఘటన రేడియేషన్ యొక్క దిశ, దాని వర్ణపట కూర్పు మరియు ధ్రువణత (ఏదైనా ప్రతిబింబించకుండా లేదా ప్రసారం చేయకుండా) దానిపై ఉన్న అన్ని రేడియేషన్ సంఘటనలను గ్రహించే శరీరం.

పూర్తిగా నల్లని శరీరం కోసం, స్పెక్ట్రల్ ప్రకాశం సాంద్రత అనేది తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క సార్వత్రిక విధి. f( , టి) మరియు దాని స్వభావంపై ఆధారపడదు.

ప్రకృతిలోని అన్ని శరీరాలు వాటి ఉపరితలంపై రేడియేషన్ సంఘటనను పాక్షికంగా ప్రతిబింబిస్తాయి మరియు అందువల్ల సంపూర్ణ నల్లని వస్తువులుగా వర్గీకరించబడవు. శరీరం యొక్క ఏకవర్ణ శోషణ గుణకం ఒకేలా ఉంటే అన్ని తరంగదైర్ఘ్యాలు మరియు తక్కువయూనిట్లు(( , టి) = Т = const<1),అప్పుడు అటువంటి శరీరం అంటారు బూడిద రంగు. బూడిద శరీరం యొక్క ఏకవర్ణ శోషణ గుణకం శరీరం యొక్క ఉష్ణోగ్రత, దాని స్వభావం మరియు దాని ఉపరితలం యొక్క స్థితిపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది.

అన్ని శరీరాలకు, వాటి స్వభావంతో సంబంధం లేకుండా, శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత మరియు మోనోక్రోమటిక్ శోషణ గుణకం యొక్క నిష్పత్తి తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క అదే సార్వత్రిక విధి అని కిర్చోఫ్ చూపించాడు. f( , టి) , పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత వలె ఉంటుంది :

(3)

సమీకరణం (3) కిర్చోఫ్ చట్టాన్ని సూచిస్తుంది.

కిర్చోఫ్ చట్టంఈ విధంగా రూపొందించవచ్చు: థర్మోడైనమిక్ సమతుల్యతలో ఉన్న వ్యవస్థ యొక్క అన్ని శరీరాల కోసం, శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత యొక్క నిష్పత్తి గుణకానికి ఏకవర్ణ శోషణ శరీరం యొక్క స్వభావంపై ఆధారపడి ఉండదు, తరంగదైర్ఘ్యంపై ఆధారపడి అన్ని శరీరాలకు ఒకే విధమైన పని మరియు ఉష్ణోగ్రత T.

పైన మరియు ఫార్ములా (3) నుండి, ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద పెద్ద శోషణ గుణకం ఉన్న బూడిద రంగు వస్తువులు మరింత బలంగా విడుదలవుతాయి మరియు ఖచ్చితంగా నల్లని వస్తువులు చాలా బలంగా విడుదలవుతాయి. పూర్తిగా నల్లని శరీరం కోసం(  , టి)=1, అప్పుడు ఫార్ములా (3) నుండి అది యూనివర్సల్ ఫంక్షన్‌ని అనుసరిస్తుంది f( , టి) నల్ల శరీరం యొక్క వర్ణపట కాంతి సాంద్రతను సూచిస్తుంది

శరీరం యొక్క శక్తి ప్రకాశం- - భౌతిక పరిమాణం ఉష్ణోగ్రత యొక్క విధి మరియు సంఖ్యాపరంగా యూనిట్ ఉపరితల వైశాల్యం నుండి అన్ని దిశలలో మరియు మొత్తం ఫ్రీక్వెన్సీ స్పెక్ట్రం అంతటా ఒక యూనిట్ సమయానికి శరీరం విడుదల చేసే శక్తికి సమానం. J/s m²=W/m²

ఎనర్జిటిక్ ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత- ఫ్రీక్వెన్సీల (లేదా తరంగదైర్ఘ్యాలు) మొత్తం స్పెక్ట్రమ్‌లో రేడియేషన్ శక్తి పంపిణీని వివరించే ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఫంక్షన్. , ఇదే విధమైన ఫంక్షన్ తరంగదైర్ఘ్యం పరంగా వ్రాయవచ్చు

పౌనఃపున్యం మరియు తరంగదైర్ఘ్యం పరంగా వ్యక్తీకరించబడిన శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత సంబంధంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుందని నిరూపించవచ్చు:

పూర్తిగా నల్లని శరీరం- థర్మోడైనమిక్స్‌లో ఉపయోగించే భౌతిక ఆదర్శీకరణ, అన్ని పరిధులలో దానిపై ఉన్న అన్ని విద్యుదయస్కాంత వికిరణ సంఘటనలను గ్రహిస్తుంది మరియు దేనినీ ప్రతిబింబించదు. పేరు ఉన్నప్పటికీ, పూర్తిగా నల్లని శరీరం ఏదైనా ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని విడుదల చేస్తుంది మరియు దృశ్యమానంగా రంగును కలిగి ఉంటుంది. పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క రేడియేషన్ స్పెక్ట్రం దాని ఉష్ణోగ్రత ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది.

సాధారణంగా ఏదైనా (బూడిద మరియు రంగు) శరీరాల యొక్క థర్మల్ రేడియేషన్ యొక్క స్పెక్ట్రం యొక్క ప్రశ్నలో పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క ప్రాముఖ్యత, ఇది సరళమైన నాన్-ట్రివియల్ కేసును సూచిస్తుంది అనే వాస్తవంతో పాటు, ప్రశ్న ఏదైనా రంగు మరియు ప్రతిబింబ గుణకం యొక్క శరీరాల సమతౌల్య థర్మల్ రేడియేషన్ యొక్క స్పెక్ట్రమ్ క్లాసికల్ థర్మోడైనమిక్స్ యొక్క పద్ధతుల ద్వారా పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క రేడియేషన్ ప్రశ్నకు తగ్గించబడుతుంది (మరియు చారిత్రాత్మకంగా ఇది ఇప్పటికే 19వ శతాబ్దం చివరి నాటికి జరిగింది. పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క రేడియేషన్ సమస్య తెరపైకి వచ్చింది).

ప్రకృతిలో ఖచ్చితంగా నల్లని శరీరాలు లేవు, కాబట్టి భౌతిక శాస్త్రంలో ప్రయోగాల కోసం ఒక నమూనా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది ఒక చిన్న రంధ్రంతో మూసివున్న కుహరం. ఈ రంధ్రం ద్వారా ప్రవేశించే కాంతి, పదేపదే ప్రతిబింబించిన తర్వాత, పూర్తిగా గ్రహించబడుతుంది మరియు రంధ్రం వెలుపల పూర్తిగా నల్లగా కనిపిస్తుంది. కానీ ఈ కుహరం వేడి చేసినప్పుడు, అది దాని స్వంత కనిపించే రేడియేషన్‌ను అభివృద్ధి చేస్తుంది. కుహరం యొక్క లోపలి గోడల ద్వారా విడుదలయ్యే రేడియేషన్, అది బయలుదేరే ముందు (అన్నింటికంటే, రంధ్రం చాలా చిన్నది), అధిక సంఖ్యలో కేసులలో భారీ మొత్తంలో కొత్త శోషణ మరియు రేడియేషన్‌కు లోనవుతుంది కాబట్టి, మేము నమ్మకంగా చెప్పగలం కుహరం లోపల రేడియేషన్ గోడలతో థర్మోడైనమిక్ సమతుల్యతలో ఉంటుంది. (వాస్తవానికి, ఈ మోడల్‌కు రంధ్రం ముఖ్యం కాదు, లోపల ఉన్న రేడియేషన్ యొక్క ప్రాథమిక పరిశీలనను నొక్కి చెప్పడం మాత్రమే అవసరం; ఉదాహరణకు, రంధ్రం పూర్తిగా మూసివేయబడుతుంది మరియు సమతుల్యత ఇప్పటికే ఏర్పడినప్పుడు మాత్రమే త్వరగా తెరవబడుతుంది. మరియు కొలత నిర్వహించబడుతుంది).

2. కిర్చోఫ్ యొక్క రేడియేషన్ చట్టం- 1859లో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త కిర్చోఫ్ స్థాపించిన భౌతిక చట్టం. దాని ఆధునిక సూత్రీకరణలో, చట్టం ఈ క్రింది విధంగా చదువుతుంది: ఏదైనా శరీరం యొక్క ఉద్గారత యొక్క శోషణ సామర్థ్యం యొక్క నిష్పత్తి ఇచ్చిన పౌనఃపున్యానికి ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద అన్ని శరీరాలకు సమానంగా ఉంటుంది మరియు వాటి ఆకారం, రసాయన కూర్పు మొదలైన వాటిపై ఆధారపడదు.

విద్యుదయస్కాంత వికిరణం ఒక నిర్దిష్ట శరీరంపై పడినప్పుడు, దానిలో కొంత భాగం ప్రతిబింబిస్తుంది, కొంత భాగం గ్రహించబడుతుంది మరియు కొంత భాగాన్ని ప్రసారం చేయవచ్చు. ఇచ్చిన ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద గ్రహించిన రేడియేషన్ భిన్నం అంటారు శోషణ సామర్థ్యంశరీరం. మరోవైపు, ప్రతి వేడి శరీరం అని పిలువబడే కొన్ని చట్టం ప్రకారం శక్తిని విడుదల చేస్తుంది శరీరం యొక్క ఉద్గారత.

ఒక శరీరం నుండి మరొక శరీరానికి వెళ్ళేటప్పుడు విలువలు మరియు చాలా మారవచ్చు, అయినప్పటికీ, కిర్చోఫ్ యొక్క రేడియేషన్ నియమం ప్రకారం, ఉద్గార మరియు శోషణ సామర్ధ్యాల నిష్పత్తి శరీరం యొక్క స్వభావంపై ఆధారపడి ఉండదు మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క సార్వత్రిక విధి ( తరంగదైర్ఘ్యం) మరియు ఉష్ణోగ్రత:

నిర్వచనం ప్రకారం, పూర్తిగా నల్లని శరీరం దానిపై ఉన్న అన్ని రేడియేషన్ సంఘటనలను గ్రహిస్తుంది, అంటే దాని కోసం. అందువల్ల, ఫంక్షన్ స్టెఫాన్-బోల్ట్జ్‌మాన్ చట్టం ద్వారా వివరించబడిన సంపూర్ణ నల్ల శరీరం యొక్క ఉద్గారతతో సమానంగా ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా ఏదైనా శరీరం యొక్క ఉద్గారత దాని శోషణ సామర్థ్యం ఆధారంగా మాత్రమే కనుగొనబడుతుంది.

స్టీఫన్-బోల్ట్జ్మాన్ చట్టం- బ్లాక్ బాడీ రేడియేషన్ చట్టం. దాని ఉష్ణోగ్రతపై పూర్తిగా నలుపు శరీరం యొక్క రేడియేషన్ శక్తి యొక్క ఆధారపడటాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. చట్టం యొక్క ప్రకటన: పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క రేడియేషన్ శక్తి ఉపరితల వైశాల్యానికి మరియు శరీర ఉష్ణోగ్రత యొక్క నాల్గవ శక్తికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది: పి = ఎస్εσ టి 4, ఇక్కడ ε అనేది ఉద్గార స్థాయి (అన్ని పదార్ధాలకు ε< 1, для абсолютно черного тела ε = 1).

రేడియేషన్ కోసం ప్లాంక్ నియమాన్ని ఉపయోగించి, స్థిరమైన σ ప్లాంక్ యొక్క స్థిరాంకం ఎక్కడ ఉందో నిర్వచించవచ్చు, కె- బోల్ట్జ్మాన్ స్థిరాంకం, సి- కాంతి యొక్క వేగము.

సంఖ్యా విలువ J s -1 m −2 K -4.

జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త W. వీన్ (1864-1928), థర్మో- మరియు ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ యొక్క నియమాలపై ఆధారపడి, గరిష్ట పనితీరుకు అనుగుణంగా తరంగదైర్ఘ్యం l గరిష్టంగా ఆధారపడటాన్ని స్థాపించారు. rl, T,ఉష్ణోగ్రత మీద టి.ప్రకారం వీన్ యొక్క స్థానభ్రంశం చట్టం,l గరిష్టం =b/T

అనగా శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత యొక్క గరిష్ట విలువకు అనుగుణంగా తరంగదైర్ఘ్యం l గరిష్టం ఆర్ఎల్, టినలుపు శరీరం, దాని థర్మోడైనమిక్ ఉష్ణోగ్రతకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది, b-వీన్ యొక్క స్థిరాంకం: దాని ప్రయోగాత్మక విలువ 2.9 10 -3 మీ K. వ్యక్తీకరణ (199.2) కాబట్టి దీనిని చట్టం అంటారు ఆఫ్‌సెట్‌లులోపం ఏమిటంటే ఇది ఫంక్షన్ యొక్క గరిష్ట స్థానంలో మార్పును చూపుతుంది ఆర్ఎల్, టితక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాల ప్రాంతంలో ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది. వేడిచేసిన శరీరాల ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు, దీర్ఘ-తరంగ రేడియేషన్ వాటి వర్ణపటంలో ఎందుకు ఎక్కువగా ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది (ఉదాహరణకు, ఒక లోహం చల్లబడినప్పుడు తెల్లటి వేడిని ఎరుపు వేడిగా మార్చడం) వైన్ యొక్క చట్టం వివరిస్తుంది.

థర్మల్ రేడియేషన్ సిద్ధాంతంలో స్టెఫాన్-బోల్ట్జ్‌మాన్ మరియు వీన్ చట్టాలు ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తున్నప్పటికీ, అవి ప్రత్యేకమైన చట్టాలు, ఎందుకంటే అవి వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద శక్తి యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ పంపిణీ యొక్క సాధారణ చిత్రాన్ని ఇవ్వవు.

3. ఈ కుహరం యొక్క గోడలు వాటిపై పడే కాంతిని పూర్తిగా ప్రతిబింబించనివ్వండి. కాంతి శక్తిని విడుదల చేసే కుహరంలో కొంత శరీరాన్ని ఉంచుదాం. కుహరం లోపల విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది మరియు అంతిమంగా, అది శరీరంతో ఉష్ణ సమతౌల్య స్థితిలో ఉన్న రేడియేషన్‌తో నిండి ఉంటుంది. దాని పరిసర వాతావరణంతో అధ్యయనంలో ఉన్న శరీరం యొక్క ఉష్ణ మార్పిడి పూర్తిగా తొలగించబడినప్పుడు కూడా సమతుల్యత ఏర్పడుతుంది (ఉదాహరణకు, ఉష్ణ వాహకత యొక్క దృగ్విషయాలు లేనప్పుడు మేము ఈ మానసిక ప్రయోగాన్ని శూన్యంలో చేస్తాము. మరియు ఉష్ణప్రసరణ). కాంతి యొక్క ఉద్గారం మరియు శోషణ ప్రక్రియల ద్వారా మాత్రమే సమతౌల్యం సాధించబడుతుంది: రేడియేటింగ్ శరీరం విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క ఉష్ణోగ్రతకు సమానమైన ఉష్ణోగ్రతను కలిగి ఉంటుంది, ఇది కుహరంలోని ఖాళీని ఐసోట్రోపికల్‌గా నింపుతుంది మరియు శరీరం యొక్క ఉపరితలంలోని ప్రతి ఎంచుకున్న భాగం ఇలా విడుదల చేస్తుంది. యూనిట్ సమయానికి ఎక్కువ శక్తిని గ్రహిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, సంవృత కుహరం లోపల ఉంచిన శరీరం యొక్క లక్షణాలతో సంబంధం లేకుండా సమతౌల్యం ఏర్పడాలి, అయితే, ఇది సమతుల్యతను స్థాపించడానికి తీసుకునే సమయాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. కుహరంలోని విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి సాంద్రత, క్రింద చూపిన విధంగా, సమతుల్య స్థితిలో ఉష్ణోగ్రత ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది.

సమతౌల్య ఉష్ణ వికిరణాన్ని వర్గీకరించడానికి, ఘనపరిమాణ శక్తి సాంద్రత మాత్రమే కాకుండా, స్పెక్ట్రంపై ఈ శక్తి పంపిణీ కూడా ముఖ్యం. అందువల్ల, ఫంక్షన్‌ని ఉపయోగించి కుహరం లోపల ఖాళీని ఐసోట్రోపికల్‌గా నింపే సమతౌల్య రేడియేషన్‌ను మేము వర్గీకరిస్తాము. u ω - స్పెక్ట్రల్ రేడియేషన్ సాంద్రత,అంటే, విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు సగటు శక్తి, ఫ్రీక్వెన్సీ విరామంలో ω నుండి ω + δω వరకు పంపిణీ చేయబడుతుంది మరియు ఈ విరామం యొక్క విలువకు సంబంధించినది. స్పష్టంగా అర్థం uω ఉష్ణోగ్రతపై గణనీయంగా ఆధారపడి ఉండాలి, కాబట్టి మేము దానిని సూచిస్తాము u(ω, T).మొత్తం శక్తి సాంద్రత యు(టి) భాగస్వామ్యంతో u(ω, టి) సూత్రం.

ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, ఉష్ణోగ్రత యొక్క భావన సమతౌల్య ఉష్ణ వికిరణానికి మాత్రమే వర్తిస్తుంది. సమతౌల్య పరిస్థితుల్లో, ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉండాలి. అయినప్పటికీ, రేడియేషన్‌తో సమతుల్యతలో లేని ప్రకాశించే శరీరాలను వర్గీకరించడానికి ఉష్ణోగ్రత భావన తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. అంతేకాకుండా, సిస్టమ్ యొక్క పారామితులలో నెమ్మదిగా మార్పుతో, ఏ సమయంలోనైనా దాని ఉష్ణోగ్రతను వర్గీకరించడం సాధ్యమవుతుంది, ఇది నెమ్మదిగా మారుతుంది. కాబట్టి, ఉదాహరణకు, వేడి ప్రవాహం లేనట్లయితే మరియు రేడియేషన్ ప్రకాశించే శరీరం యొక్క శక్తిలో తగ్గుదల కారణంగా ఉంటే, దాని ఉష్ణోగ్రత కూడా తగ్గుతుంది.

పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క ఉద్గారత మరియు సమతౌల్య వికిరణం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత మధ్య సంబంధాన్ని ఏర్పరుచుకుందాం. దీన్ని చేయడానికి, సగటు సాంద్రత కలిగిన విద్యుదయస్కాంత శక్తితో నిండిన మూసి ఉన్న కుహరం లోపల ఉన్న ఒకే ప్రాంతంలో శక్తి ప్రవాహ సంఘటనను మేము లెక్కిస్తాము. U ω .ఘన కోణం dΩ లోపల θ మరియు ϕ (Fig. 6a) కోణాల ద్వారా నిర్ణయించబడిన దిశలో యూనిట్ ప్రాంతంపై రేడియేషన్ పడనివ్వండి:

సమతౌల్య రేడియేషన్ ఐసోట్రోపిక్ అయినందున, ఇచ్చిన ఘన కోణంలో వ్యాపించే భిన్నం కుహరం నింపే మొత్తం శక్తికి సమానం. యూనిట్ సమయానికి ఒక యూనిట్ ప్రాంతం గుండా విద్యుదయస్కాంత శక్తి ప్రవహిస్తుంది

భర్తీ చేస్తోంది dΩవ్యక్తీకరణ మరియు ϕ పరిమితులలో (0, 2π) మరియు θ కంటే ఎక్కువ పరిమితులలో (0, π/2), మేము యూనిట్ ప్రాంతంలో మొత్తం శక్తి ప్రవాహ సంఘటనను పొందుతాము:

సహజంగానే, సమతౌల్య పరిస్థితులలో పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క ఉద్గారత యొక్క వ్యక్తీకరణ (13)ని సమం చేయడం అవసరం. ఆర్ω, ω సమీపంలో యూనిట్ ఫ్రీక్వెన్సీ విరామంలో ప్లాట్‌ఫారమ్ ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తి ప్రవాహాన్ని వర్గీకరిస్తుంది:

అందువల్ల, పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క ఉద్గారత, c/4 కారకం వరకు, సమతౌల్య వికిరణం యొక్క వర్ణపట సాంద్రతతో సమానంగా ఉంటుందని చూపబడింది. రేడియేషన్ యొక్క ప్రతి స్పెక్ట్రల్ కాంపోనెంట్‌కు సమానత్వం (14) తప్పనిసరిగా సంతృప్తి చెందాలి, కాబట్టి ఇది క్రింది విధంగా ఉంటుంది f(ω, టి)= u(ω, టి) (15)

ముగింపులో, సంపూర్ణ నల్ల శరీరం యొక్క రేడియేషన్ (ఉదాహరణకు, ఒక కుహరంలో ఒక చిన్న రంధ్రం ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతి) ఇకపై సమతౌల్యంలో ఉండదని మేము ఎత్తి చూపుతాము. ప్రత్యేకించి, ఈ రేడియేషన్ ఐసోట్రోపిక్ కాదు, ఎందుకంటే ఇది అన్ని దిశలలో ప్రచారం చేయదు. కానీ అటువంటి రేడియేషన్ కోసం స్పెక్ట్రం మీద శక్తి పంపిణీ సమతౌల్య రేడియేషన్ యొక్క స్పెక్ట్రల్ సాంద్రతతో సమానంగా ఉంటుంది, ఇది కుహరం లోపల ఖాళీని ఐసోట్రోపికల్‌గా నింపుతుంది. ఇది ఏదైనా ఉష్ణోగ్రత వద్ద చెల్లుబాటు అయ్యే రిలేషన్ (14)ని ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది. వర్ణపటం అంతటా ఇలాంటి శక్తి పంపిణీ ఏ ఇతర కాంతి మూలానికి లేదు. ఉదాహరణకు, వాయువులలో విద్యుత్ ఉత్సర్గ లేదా రసాయన ప్రతిచర్యల ప్రభావంతో ఒక గ్లో స్పెక్ట్రాను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క గ్లో నుండి గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి. ప్రకాశించే శరీరాల స్పెక్ట్రం అంతటా శక్తి పంపిణీ కూడా పూర్తిగా నలుపు శరీరం యొక్క గ్లో నుండి గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటుంది, ఇది సాధారణ కాంతి మూలం (టంగ్‌స్టన్ ఫిలమెంట్‌తో ప్రకాశించే దీపాలు) మరియు పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క స్పెక్ట్రాను పోల్చడం ద్వారా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

4. స్వేచ్ఛ యొక్క డిగ్రీలపై శక్తి యొక్క ఈక్విడ్రిబ్యూషన్ చట్టం ఆధారంగా: ప్రతి విద్యుదయస్కాంత డోలనం కోసం సగటున, రెండు భాగాలు kT మొత్తంగా ఉండే శక్తి ఉంటుంది. ఒక సగం వేవ్ యొక్క విద్యుత్ భాగం ద్వారా మరియు రెండవది అయస్కాంత భాగం ద్వారా అందించబడుతుంది. స్వయంగా, ఒక కుహరంలో సమతౌల్య రేడియేషన్ నిలబడి తరంగాల వ్యవస్థగా సూచించబడుతుంది. త్రిమితీయ ప్రదేశంలో నిలబడి ఉన్న తరంగాల సంఖ్య దీని ద్వారా ఇవ్వబడింది:

మా విషయంలో, వేగం vసమానంగా సెట్ చేయాలి సి, అంతేకాకుండా, ఒకే పౌనఃపున్యం కలిగిన రెండు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు, కానీ పరస్పర లంబ ధ్రువణాలతో, ఒకే దిశలో కదలగలవు, అప్పుడు (1) అదనంగా రెండు గుణించాలి:

కాబట్టి, రేలీ మరియు జీన్స్, ప్రతి కంపనానికి శక్తి కేటాయించబడింది. (2)ని గుణిస్తే, ఫ్రీక్వెన్సీ విరామం dωపై వచ్చే శక్తి సాంద్రతను పొందుతాము:

పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క ఉద్గారత మధ్య సంబంధాన్ని తెలుసుకోవడం f(ω, టి) థర్మల్ రేడియేషన్ శక్తి యొక్క సమతౌల్య సాంద్రతతో, కోసం f(ω, టి) మేము కనుగొన్నాము: వ్యక్తీకరణలు (3) మరియు (4) అంటారు రేలీ-జీన్స్ ఫార్ములా.

సూత్రాలు (3) మరియు (4) దీర్ఘ తరంగదైర్ఘ్యాల కోసం మాత్రమే ప్రయోగాత్మక డేటాతో సంతృప్తికరంగా అంగీకరిస్తాయి; తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద ప్రయోగంతో ఒప్పందం తీవ్రంగా విభేదిస్తుంది. అంతేకాకుండా, సమతౌల్య శక్తి సాంద్రత కోసం 0 నుండి పరిధిలో ω కంటే ఏకీకరణ (3) u(టి) అనంతమైన పెద్ద విలువను ఇస్తుంది. ఈ ఫలితం, అని అతినీలలోహిత విపత్తు, స్పష్టంగా ప్రయోగానికి విరుద్ధంగా ఉంది: రేడియేషన్ మరియు రేడియేటింగ్ బాడీ మధ్య సమతౌల్యాన్ని పరిమిత విలువలతో ఏర్పాటు చేయాలి u(టి).

అతినీలలోహిత విపత్తు- క్లాసికల్ ఫిజిక్స్ యొక్క వైరుధ్యాన్ని వివరించే భౌతిక పదం, ఇది ఏదైనా వేడిచేసిన శరీరం యొక్క థర్మల్ రేడియేషన్ యొక్క మొత్తం శక్తి అనంతంగా ఉండాలి. తరంగదైర్ఘ్యం తగ్గినందున రేడియేషన్ యొక్క వర్ణపట శక్తి సాంద్రత నిరవధికంగా పెరగాలి అనే వాస్తవం కారణంగా పారడాక్స్ దాని పేరు వచ్చింది. సారాంశంలో, ఈ పారడాక్స్ క్లాసికల్ ఫిజిక్స్ యొక్క అంతర్గత అస్థిరత కాకపోయినా, ప్రాథమిక పరిశీలనలు మరియు ప్రయోగంతో కనీసం చాలా పదునైన (అసంబద్ధమైన) వ్యత్యాసాన్ని చూపించింది.

5. ప్లాంక్ పరికల్పన- మాక్స్ ప్లాంక్ ద్వారా డిసెంబర్ 14, 1900న ఒక పరికల్పన ముందుకు వచ్చింది మరియు ఇది థర్మల్ రేడియేషన్ సమయంలో శక్తిని విడుదల చేస్తుంది మరియు నిరంతరంగా కాకుండా, ప్రత్యేక క్వాంటా (భాగాలు)లో శోషించబడుతుందని పేర్కొంది. అటువంటి ప్రతి క్వాంటం భాగానికి శక్తి ఉంటుంది , ఫ్రీక్వెన్సీకి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది ν రేడియేషన్:

ఎక్కడ hలేదా - అనుపాత గుణకం, తరువాత ప్లాంక్ స్థిరాంకం అని పిలుస్తారు. ఈ పరికల్పన ఆధారంగా, అతను శరీరం యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు ఈ శరీరం విడుదల చేసే రేడియేషన్ మధ్య సంబంధం యొక్క సైద్ధాంతిక ఉత్పన్నాన్ని ప్రతిపాదించాడు - ప్లాంక్ సూత్రం.

ప్లాంక్ సూత్రం- బ్లాక్ బాడీ రేడియేషన్ యొక్క స్పెక్ట్రల్ పవర్ డెన్సిటీకి వ్యక్తీకరణ, ఇది మాక్స్ ప్లాంక్ ద్వారా పొందబడింది. రేడియేషన్ శక్తి సాంద్రత కోసం u(ω, టి):

రేలీ-జీన్స్ ఫార్ములా దీర్ఘ-తరంగ ప్రాంతంలో మాత్రమే రేడియేషన్‌ను సంతృప్తికరంగా వివరిస్తుందని స్పష్టమైన తర్వాత ప్లాంక్ సూత్రం పొందబడింది. సూత్రాన్ని పొందేందుకు, ప్లాంక్ 1900లో విద్యుదయస్కాంత వికిరణం శక్తి యొక్క వ్యక్తిగత భాగాలు (క్వాంటా) రూపంలో విడుదల చేయబడుతుందని ఊహించాడు, దీని పరిమాణం వ్యక్తీకరణ ద్వారా రేడియేషన్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీకి సంబంధించినది:

అనుపాత గుణకం తరువాత ప్లాంక్ యొక్క స్థిరాంకం, = 1.054 · 10 −27 erg s అని పిలువబడింది.

థర్మల్ రేడియేషన్ యొక్క లక్షణాలను వివరించడానికి, భాగాలలో (క్వాంటా) విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క ఉద్గార భావనను పరిచయం చేయడం అవసరం. రేడియేషన్ యొక్క క్వాంటం స్వభావం బ్రేమ్స్‌స్ట్రాహ్లంగ్ ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రమ్‌లో స్వల్ప-తరంగదైర్ఘ్యం పరిమితి ఉనికి ద్వారా కూడా నిర్ధారించబడింది.

ఫాస్ట్ ఎలక్ట్రాన్‌ల ద్వారా ఘన లక్ష్యాలను పేల్చినప్పుడు ఎక్స్-రే రేడియేషన్ ఏర్పడుతుంది.ఇక్కడ యానోడ్ W, Mo, Cu, Pt - భారీ వక్రీభవన లేదా అధిక ఉష్ణ వాహకత లోహాలతో తయారు చేయబడింది. ఎలక్ట్రాన్ శక్తిలో 1-3% మాత్రమే రేడియేషన్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది, మిగిలినవి యానోడ్ వద్ద వేడి రూపంలో విడుదల చేయబడతాయి, కాబట్టి యానోడ్లు నీటితో చల్లబడతాయి. యానోడ్ పదార్ధంలో ఒకసారి, ఎలక్ట్రాన్లు బలమైన నిరోధాన్ని అనుభవిస్తాయి మరియు విద్యుదయస్కాంత తరంగాల (X-కిరణాలు) మూలంగా మారతాయి.

ఎలక్ట్రాన్ యానోడ్‌ను తాకినప్పుడు దాని ప్రారంభ వేగం సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

ఎక్కడ యు- వోల్టేజ్ వేగవంతం.

>గుర్తించదగిన ఉద్గారాలు వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క పదునైన క్షీణతతో మాత్రమే గమనించబడతాయి యు~ 50 kV, అయితే ( తో- కాంతి యొక్క వేగము). ఇండక్షన్ ఎలక్ట్రాన్ యాక్సిలరేటర్లలో - బీటాట్రాన్లు, ఎలక్ట్రాన్లు 50 MeV వరకు శక్తిని పొందుతాయి, = 0.99995 తో. అటువంటి ఎలక్ట్రాన్‌లను ఘన లక్ష్యానికి నిర్దేశించడం ద్వారా, మేము తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యంతో ఎక్స్-రే రేడియేషన్‌ను పొందుతాము. ఈ రేడియేషన్ గొప్ప చొచ్చుకుపోయే శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. క్లాసికల్ ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ ప్రకారం, ఎలక్ట్రాన్ క్షీణించినప్పుడు, సున్నా నుండి అనంతం వరకు అన్ని తరంగదైర్ఘ్యాల రేడియేషన్ తలెత్తాలి. ఎలక్ట్రాన్ వేగం పెరిగేకొద్దీ గరిష్ట రేడియేషన్ శక్తి సంభవించే తరంగదైర్ఘ్యం తగ్గాలి. ఏదేమైనా, శాస్త్రీయ సిద్ధాంతం నుండి ప్రాథమిక వ్యత్యాసం ఉంది: సున్నా శక్తి పంపిణీలు కోఆర్డినేట్‌ల మూలానికి వెళ్లవు, కానీ పరిమిత విలువలతో విచ్ఛిన్నమవుతాయి - ఇది X-రే స్పెక్ట్రం యొక్క చిన్న తరంగదైర్ఘ్యం ముగింపు.

అని ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించారు

షార్ట్-వేవ్ సరిహద్దు యొక్క ఉనికి నేరుగా రేడియేషన్ యొక్క క్వాంటం స్వభావం నుండి అనుసరిస్తుంది. నిజానికి, బ్రేకింగ్ సమయంలో ఎలక్ట్రాన్ కోల్పోయిన శక్తి వల్ల రేడియేషన్ సంభవిస్తే, క్వాంటం యొక్క శక్తి ఎలక్ట్రాన్ యొక్క శక్తిని మించదు ఈయు, అనగా , ఇక్కడ నుండి లేదా .

ఈ ప్రయోగంలో మనం ప్లాంక్ స్థిరాంకాన్ని గుర్తించవచ్చు h. ప్లాంక్ స్థిరాంకాన్ని నిర్ణయించే అన్ని పద్ధతుల్లో, X-ray bremsstrahlung స్పెక్ట్రం యొక్క స్వల్ప-తరంగదైర్ఘ్యం సరిహద్దును కొలిచే పద్ధతి అత్యంత ఖచ్చితమైనది.

7. ఫోటో ప్రభావం- ఇది కాంతి ప్రభావంతో ఒక పదార్ధం నుండి ఎలక్ట్రాన్ల ఉద్గారం (మరియు, సాధారణంగా చెప్పాలంటే, ఏదైనా విద్యుదయస్కాంత వికిరణం). ఘనీభవించిన పదార్ధాలలో (ఘన మరియు ద్రవ) బాహ్య మరియు అంతర్గత కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం ఉంటుంది.

ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క చట్టాలు:

సూత్రీకరణ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క 1వ నియమం: ఇచ్చిన పౌనఃపున్యం వద్ద ఒక యూనిట్ సమయానికి లోహం యొక్క ఉపరితలం నుండి కాంతి ద్వారా విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య లోహాన్ని ప్రకాశించే కాంతి ప్రవాహానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

ప్రకారం ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క 2వ నియమం, కాంతి ద్వారా విడుదల చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్ల గరిష్ట గతిశక్తి కాంతి యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీతో సరళంగా పెరుగుతుంది మరియు దాని తీవ్రతపై ఆధారపడదు.

ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క 3వ నియమం: ప్రతి పదార్ధానికి ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క ఎరుపు పరిమితి ఉంటుంది, అంటే, కనిష్ట కాంతి పౌనఃపున్యం ν 0 (లేదా గరిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం λ 0), దీనిలో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం ఇప్పటికీ సాధ్యమవుతుంది మరియు ν 0 అయితే, ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం ఇకపై ఉండదు సంభవిస్తుంది.

ఈ చట్టాల సైద్ధాంతిక వివరణను 1905లో ఐన్‌స్టీన్ అందించారు. దాని ప్రకారం, విద్యుదయస్కాంత వికిరణం అనేది వ్యక్తిగత క్వాంటా (ఫోటాన్లు) యొక్క ప్రవాహం, ప్రతి శక్తి hν, ఇక్కడ h అనేది ప్లాంక్ స్థిరాంకం. ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావంతో, సంఘటన విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క భాగం లోహ ఉపరితలం నుండి ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు కొంత భాగం లోహం యొక్క ఉపరితల పొరలోకి చొచ్చుకుపోతుంది మరియు అక్కడ శోషించబడుతుంది. ఫోటాన్‌ను గ్రహించిన తరువాత, ఎలక్ట్రాన్ దాని నుండి శక్తిని పొందుతుంది మరియు పని ఫంక్షన్ చేస్తూ, లోహాన్ని వదిలివేస్తుంది: hν = ఒక అవుట్ + డబ్ల్యు ఇ, ఎక్కడ డబ్ల్యు ఇ- లోహాన్ని విడిచిపెట్టినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ కలిగి ఉండే గరిష్ట గతిశక్తి.

శక్తి పరిరక్షణ చట్టం నుండి, కాంతిని కణాల రూపంలో (ఫోటాన్లు) సూచించేటప్పుడు, ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం కోసం ఐన్స్టీన్ సూత్రం క్రింది విధంగా ఉంది: hν = ఒక అవుట్ + Ek

ఎక్కడ ఒక అవుట్- అని పిలవబడే పని ఫంక్షన్ (పదార్థం నుండి ఎలక్ట్రాన్‌ను తొలగించడానికి అవసరమైన కనీస శక్తి), Ek అనేది విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్ యొక్క గతి శక్తి (వేగాన్ని బట్టి, సాపేక్ష కణం యొక్క గతి శక్తిని లెక్కించవచ్చు లేదా లెక్కించవచ్చు), ν అనేది ఫ్రీక్వెన్సీ శక్తితో సంఘటన ఫోటాన్ hν, h- ప్లాంక్ స్థిరంగా ఉంటుంది.

పని ఫంక్షన్- ఘన శరీరం యొక్క వాల్యూమ్ నుండి దాని "ప్రత్యక్ష" తొలగింపు కోసం ఎలక్ట్రాన్‌కు అందించాల్సిన కనీస శక్తి (సాధారణంగా ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్‌లలో కొలుస్తారు) మరియు ఫెర్మీ శక్తి మధ్య వ్యత్యాసం.

ఫోటో ప్రభావం యొక్క "ఎరుపు" అంచు- కనిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ లేదా గరిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం λ గరిష్టంగాకాంతి, బాహ్య కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం ఇప్పటికీ సాధ్యమే, అంటే, ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ల ప్రారంభ గతి శక్తి సున్నా కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ అవుట్‌పుట్ ఫంక్షన్‌పై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది ఒక అవుట్ఎలక్ట్రాన్:, ఎక్కడ ఒక అవుట్- నిర్దిష్ట ఫోటోకాథోడ్ కోసం పని ఫంక్షన్, hప్లాంక్ యొక్క స్థిరాంకం, మరియు తో- కాంతి యొక్క వేగము. పని ఫంక్షన్ ఒక అవుట్ఫోటోకాథోడ్ యొక్క పదార్థం మరియు దాని ఉపరితలం యొక్క స్థితిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఫోటోకాథోడ్‌పై ఫ్రీక్వెన్సీ లేదా తరంగదైర్ఘ్యం λ యొక్క కాంతి సంభవించిన వెంటనే ఫోటోఎలెక్ట్రాన్‌ల ఉద్గారం ప్రారంభమవుతుంది.

.

ఎనర్జీ యొక్క ఉద్గారం మరియు శోషణ

పరమాణువులు మరియు అణువులు

అంశంపై క్లాస్ కోసం ప్రశ్నలు:

1. థర్మల్ రేడియేషన్. దీని ప్రధాన లక్షణాలు: రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ Ф, శక్తి ప్రకాశం (తీవ్రత) R, శక్తి ప్రకాశం యొక్క స్పెక్ట్రల్ సాంద్రత r λ; శోషణ గుణకం α, ఏకవర్ణ శోషణ గుణకం α λ. పూర్తిగా నల్లని శరీరం. కిర్చోఫ్ చట్టం.

2. a.ch.t యొక్క థర్మల్ రేడియేషన్ స్పెక్ట్రా (షెడ్యూల్). థర్మల్ రేడియేషన్ యొక్క క్వాంటం స్వభావం (ప్లాంక్ పరికల్పన; ε λ కోసం సూత్రాన్ని గుర్తుంచుకోవలసిన అవసరం లేదు). a.ch.t యొక్క స్పెక్ట్రం యొక్క ఆధారపడటం. ఉష్ణోగ్రతపై (గ్రాఫ్). వైన్ యొక్క చట్టం. a.ch.t కోసం స్టెఫాన్-బోల్ట్జ్‌మాన్ చట్టం (అవుట్‌పుట్ లేకుండా) మరియు ఇతర శరీరాల కోసం.

3. పరమాణువుల ఎలక్ట్రానిక్ షెల్స్ నిర్మాణం. శక్తి స్థాయిలు. శక్తి స్థాయిల మధ్య పరివర్తన సమయంలో శక్తి ఉద్గారం. బోర్ సూత్రం ( ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు తరంగదైర్ఘ్యం కోసం) అణువుల స్పెక్ట్రా. హైడ్రోజన్ అణువు యొక్క స్పెక్ట్రం. స్పెక్ట్రల్ సిరీస్. అణువులు మరియు ఘనీభవించిన పదార్థం (ద్రవాలు, ఘనపదార్థాలు) యొక్క వర్ణపటం యొక్క సాధారణ భావన. స్పెక్ట్రల్ విశ్లేషణ మరియు వైద్యంలో దాని ఉపయోగం యొక్క భావన.

4. ప్రకాశం. ప్రకాశించే రకాలు. ఫ్లోరోసెన్స్ మరియు ఫాస్ఫోరోసెన్స్. మెటాస్టేబుల్ స్థాయిల పాత్ర. ప్రకాశించే స్పెక్ట్రా. స్టోక్స్ పాలన. ప్రకాశించే విశ్లేషణ మరియు వైద్యంలో దాని ఉపయోగం.

5. కాంతి శోషణ చట్టం (బౌగర్ యొక్క చట్టం; ముగింపు). ట్రాన్స్మిటెన్స్ τ మరియు ఆప్టికల్ సాంద్రత D. కాంతి శోషణ ద్వారా పరిష్కారాల ఏకాగ్రత యొక్క నిర్ణయం.

ప్రయోగశాల పని: "శోషణ స్పెక్ట్రమ్‌ను రికార్డ్ చేయడం మరియు ఫోటోఎలెక్ట్రోకోలోరిమీటర్ ఉపయోగించి ద్రావణం యొక్క ఏకాగ్రతను నిర్ణయించడం."

సాహిత్యం:

తప్పనిసరి: A.N. రెమిజోవ్. "మెడికల్ అండ్ బయోలాజికల్ ఫిజిక్స్", M., "హయ్యర్ స్కూల్", 1996, ch. 27, §§ 1–3; అధ్యాయం 29, §§ 1,2

• అదనపు: అణువులు మరియు అణువుల ద్వారా శక్తిని విడుదల చేయడం మరియు గ్రహించడం, ఉపన్యాసం, రిసోగ్రాఫ్, ed. విభాగం, 2002

ప్రాథమిక నిర్వచనాలు మరియు సూత్రాలు

1. థర్మల్ రేడియేషన్

అన్ని శరీరాలు, ఎటువంటి బాహ్య ప్రభావం లేకుండా, విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను విడుదల చేస్తాయి. ఈ రేడియేషన్‌కు శక్తి మూలం శరీరాన్ని తయారు చేసే కణాల యొక్క ఉష్ణ కదలిక, అందుకే దీనిని పిలుస్తారు థర్మల్ రేడియేషన్.అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (సుమారు 1000 K లేదా అంతకంటే ఎక్కువ), ఈ రేడియేషన్ కనిపించే కాంతి పరిధిలో పాక్షికంగా వస్తుంది; తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, పరారుణ కిరణాలు విడుదలవుతాయి మరియు అతి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, రేడియో తరంగాలు విడుదలవుతాయి.

రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ F - ఈ మూలం ద్వారా విడుదలయ్యే రేడియేషన్ శక్తి, లేదా యూనిట్ సమయానికి విడుదలయ్యే రేడియేషన్ శక్తి: Ф = Р = ;ప్రవాహ యూనిట్ - వాట్

శక్తి ప్రకాశము ఆర్ - ఇది శరీరం యొక్క యూనిట్ ఉపరితలం నుండి విడుదలయ్యే రేడియేషన్ ప్రవాహం:
; శక్తి ప్రకాశం యొక్క యూనిట్ - W.m –2 .

ఎనర్జిటిక్ ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత ఆర్ λ - ఇది ఒక చిన్న తరంగదైర్ఘ్యం విరామం (Δ) లోపల శరీరం యొక్క శక్తివంతమైన ప్రకాశం యొక్క నిష్పత్తిఆర్ λ ) ఈ విరామం విలువకు Δ λ:

పరిమాణం r λ - W.m - 3

పూర్తిగా నల్లని శరీరం (a.b.t.) టి అని పిలుస్తారు తిన్నదిపూర్తిగా సంఘటన రేడియేషన్‌ను గ్రహిస్తుంది.ప్రకృతిలో అలాంటి శరీరాలు లేవు, కానీ a.ch.t. యొక్క మంచి నమూనా. ఒక క్లోజ్డ్ కుహరంలో ఒక చిన్న రంధ్రం.

సంఘటన రేడియేషన్‌ను గ్రహించే శరీరాల సామర్థ్యం లక్షణం శోషణ గుణకం α , అంటే సంఘటన రేడియేషన్ ప్రవాహానికి శోషించబడిన నిష్పత్తి:
.

ఏకవర్ణ శోషణ గుణకం ఒక నిర్దిష్ట విలువ λ చుట్టూ ఇరుకైన వర్ణపట పరిధిలో కొలవబడిన శోషణ గుణకం యొక్క విలువ.

కిర్చోఫ్ చట్టం: స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ఒక నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద ఎనర్జిటిక్ ప్రకాశం యొక్క స్పెక్ట్రల్ సాంద్రత మరియు అదే తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద ఏకవర్ణ శోషణ గుణకం నిష్పత్తి అన్ని శరీరాలకు ఒకే విధంగా ఉంటుంది మరియు a.b.t యొక్క శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రతకు సమానం. ఈ తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద:

(కొన్నిసార్లు r λ A.Ch.T ε λని సూచిస్తుంది)

పూర్తిగా నల్లని శరీరం రేడియేషన్‌ను గ్రహిస్తుంది మరియు విడుదల చేస్తుంది అన్ని తరంగదైర్ఘ్యాలు,అందుకే a.h.t యొక్క స్పెక్ట్రం ఎల్లప్పుడూ ఘన.ఈ స్పెక్ట్రమ్ రకం శరీర ఉష్ణోగ్రత మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరగడంతో, మొదటగా, శక్తివంతమైన ప్రకాశం గణనీయంగా పెరుగుతుంది; రెండవది, గరిష్ట రేడియేషన్‌కు సంబంధించిన తరంగదైర్ఘ్యం(λ గరిష్టంగా ) , తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాల వైపు మారుతుంది :
, ఇక్కడ b ≈ 29090 µm.K -1 ( వీన్ చట్టం).

స్టీఫన్-బోల్ట్జ్మాన్ చట్టం: a.h.t యొక్క శక్తివంతమైన ప్రకాశం శరీర ఉష్ణోగ్రత యొక్క నాల్గవ శక్తికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందికెల్విన్ స్కేల్‌పై: ఆర్ = σT 4

2. అణువులు మరియు అణువుల ద్వారా శక్తిని విడుదల చేయడం

తెలిసినట్లుగా, అణువు యొక్క ఎలక్ట్రాన్ షెల్‌లో, ఎలక్ట్రాన్ యొక్క శక్తి ఇచ్చిన అణువు యొక్క లక్షణాన్ని ఖచ్చితంగా నిర్వచించిన విలువలను మాత్రమే తీసుకుంటుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, వారు అంటున్నారు ఎలక్ట్రాన్ నిర్దిష్టంగా మాత్రమే ఉంటుందిశక్తి స్థాయిలు. ఎలక్ట్రాన్ ఇచ్చిన శక్తి స్థాయిలో ఉన్నప్పుడు, అది తన శక్తిని మార్చదు, అంటే కాంతిని గ్రహించదు లేదా విడుదల చేయదు. ఒక స్థాయి నుండి మరొక స్థాయికి వెళ్ళేటప్పుడుఎలక్ట్రాన్ యొక్క శక్తి మారుతుంది మరియు అదే సమయంలో గ్రహించిన లేదా విడుదలకాంతి పరిమాణం (ఫోటాన్).ఒక క్వాంటం యొక్క శక్తి పరివర్తన సంభవించే స్థాయిల శక్తులలోని వ్యత్యాసానికి సమానం: E QUANTUM = hν = E n – E m ఇక్కడ n మరియు m స్థాయి సంఖ్యలు (బోర్ సూత్రం).

వివిధ స్థాయిల మధ్య ఎలక్ట్రాన్ పరివర్తనాలువివిధ సంభావ్యతలతో సంభవిస్తాయి. కొన్ని సందర్భాల్లో, పరివర్తన సంభావ్యత సున్నాకి చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది; సంబంధిత వర్ణపట రేఖలు సాధారణ పరిస్థితుల్లో గమనించబడవు. ఇటువంటి పరివర్తనాలు అంటారు నిషేధించబడింది.

అనేక సందర్భాల్లో, ఎలక్ట్రాన్ యొక్క శక్తి క్వాంటం శక్తిగా మార్చబడదు, కానీ అణువులు లేదా అణువుల ఉష్ణ చలన శక్తిగా మార్చబడుతుంది. ఇటువంటి పరివర్తనాలు అంటారు కాని రేడియేటివ్.

పరివర్తన సంభావ్యతతో పాటు, వర్ణపట రేఖల ప్రకాశం ఉద్గార పదార్ధం యొక్క అణువుల సంఖ్యకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఈ ఆధారపడటం అంతర్లీనంగా ఉంది పరిమాణాత్మక వర్ణపట విశ్లేషణ.
3. ప్రకాశం

ప్రకాశం ఏదైనా కాల్ చేయండి థర్మల్ రేడియేషన్ కాదు.ఈ రేడియేషన్ కోసం శక్తి వనరులు భిన్నంగా ఉంటాయి; తదనుగుణంగా, వారు మాట్లాడతారు వివిధ రకాల ప్రకాశం.వాటిలో ముఖ్యమైనవి: కెమిలుమినిసెన్స్- కొన్ని రసాయన ప్రతిచర్యల సమయంలో సంభవించే గ్లో; జీవకాంతి- ఇది జీవులలో కెమిలుమినిసెన్స్; కాథోడల్యుమినిసెన్స్ -టెలివిజన్ పిక్చర్ ట్యూబ్‌లు, క్యాథోడ్ రే ట్యూబ్‌లు, గ్యాస్ లైట్ ల్యాంప్స్ మొదలైన వాటిలో ఉపయోగించే ఎలక్ట్రాన్‌ల ప్రవాహం ప్రభావంతో మెరుస్తుంది; ఎలెక్ట్రోల్యూమినిసెన్స్- విద్యుత్ క్షేత్రంలో సంభవించే గ్లో (చాలా తరచుగా సెమీకండక్టర్లలో). కాంతి యొక్క అత్యంత ఆసక్తికరమైన రకం కాంతికాంతి.ఇది పరమాణువులు లేదా అణువులు ఒక తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలో కాంతిని (లేదా UV రేడియేషన్) గ్రహించి మరొక దానిలో విడుదల చేసే ప్రక్రియ (ఉదాహరణకు, అవి నీలి కిరణాలను గ్రహించి పసుపు రంగులను విడుదల చేస్తాయి). ఈ సందర్భంలో, పదార్ధం సాపేక్షంగా అధిక శక్తితో క్వాంటాను గ్రహిస్తుంది hν 0 (తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యంతో). అప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ వెంటనే నేల స్థాయికి తిరిగి రాకపోవచ్చు, కానీ మొదట ఇంటర్మీడియట్ స్థాయికి వెళ్లి, ఆపై నేల స్థాయికి (అనేక ఇంటర్మీడియట్ స్థాయిలు ఉండవచ్చు). చాలా సందర్భాలలో, కొన్ని పరివర్తనాలు నాన్-రేడియేటివ్, అంటే, ఎలక్ట్రాన్ శక్తి థర్మల్ మోషన్ యొక్క శక్తిగా మార్చబడుతుంది. కాబట్టి, కాంతి సమయంలో విడుదలయ్యే క్వాంటా శక్తి శోషించబడిన క్వాంటం శక్తి కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. విడుదలయ్యే కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాలు గ్రహించిన కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి. మేము సాధారణ రూపంలో పైన సూత్రీకరించినట్లయితే, మనకు లభిస్తుంది చట్టం స్టోక్స్ : కాంతి వర్ణపటం కాంతిని కలిగించే రేడియేషన్ స్పెక్ట్రమ్‌కు సంబంధించి పొడవైన తరంగాల వైపుకు మార్చబడుతుంది.

ప్రకాశించే పదార్థాలు రెండు రకాలు. కొన్నింటిలో, ఉత్తేజకరమైన లైట్ ఆపివేయబడిన తర్వాత దాదాపు తక్షణమే గ్లో ఆగిపోతుంది. ఈ తక్కువ సమయంగ్లో అంటారు ఫ్లోరోసెన్స్.

మరొక రకమైన పదార్ధాలలో, ఉత్తేజకరమైన కాంతిని ఆపివేసిన తర్వాత, గ్లో ఫేడ్స్ క్రమంగా(ఘాతాంక చట్టం ప్రకారం). ఈ దీర్ఘకాలికగ్లో అంటారు ఫాస్ఫోరేసెన్స్.దీర్ఘ మెరుపుకు కారణం అటువంటి పదార్ధాల అణువులు లేదా అణువులను కలిగి ఉంటుంది మెటాస్టేబుల్ స్థాయిలు.మెటాస్టేబుల్ ఈ శక్తి స్థాయిని అంటారు దీనిలో ఎలక్ట్రాన్లు సాధారణ స్థాయిల కంటే చాలా ఎక్కువ కాలం ఉండగలవు.అందువల్ల, ఫాస్ఫోరేసెన్స్ యొక్క వ్యవధి నిమిషాలు, గంటలు మరియు రోజులు కూడా కావచ్చు.
4. కాంతి శోషణ చట్టం (బౌగర్స్ చట్టం)

రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ ఒక పదార్ధం గుండా వెళుతున్నప్పుడు, అది దాని శక్తిలో కొంత భాగాన్ని కోల్పోతుంది (శోషించబడిన శక్తి వేడిగా మారుతుంది). కాంతి శోషణ నియమం అంటారు బౌగర్ చట్టం: Ф = Ф 0 ∙ ఇ – κ λ · ఎల్ ,

ఇక్కడ Ф 0 అనేది సంఘటన ప్రవాహం, Ф మందం L కలిగిన పదార్ధం యొక్క పొర గుండా వెళుతున్న ప్రవాహం; గుణకం κ λ అంటారు సహజ శోషణ రేటు (దాని పరిమాణం తరంగదైర్ఘ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది) . ఆచరణాత్మక గణనల కోసం, వారు సహజ లాగరిథమ్‌లకు బదులుగా దశాంశ సంవర్గమానాలను ఉపయోగించడానికి ఇష్టపడతారు. అప్పుడు బౌగర్ యొక్క చట్టం రూపాన్ని తీసుకుంటుంది: Ф = Ф 0 ∙ 10 – k λ ∙ L ,

ఎక్కడ kλ - దశాంశ శోషణ రేటు.

ట్రాన్స్మిటెన్స్ పరిమాణానికి పేరు పెట్టండి

ఆప్టికల్ డెన్సిటీ D - ఇది సమానత్వం ద్వారా నిర్వచించబడిన పరిమాణం:
. మేము దానిని మరొక విధంగా చెప్పవచ్చు: ఆప్టికల్ డెన్సిటీ D అనేది బౌగర్ యొక్క సూత్రంలోని ఘాతాంకంలో ఉన్న పరిమాణం: D = k λ ∙ L

చాలా పదార్ధాల పరిష్కారాల కోసం ఆప్టికల్ సాంద్రత ద్రావణం యొక్క ఏకాగ్రతకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది:డి = χ λ ∙ సి∙ ఎల్ ;

గుణకం χ λ అంటారు మోలార్ శోషణ రేటు(ఏకాగ్రత మోల్స్‌లో ఇచ్చినట్లయితే) లేదా నిర్దిష్ట శోషణ రేటు(ఏకాగ్రత గ్రాములలో సూచించబడితే). చివరి ఫార్ములా నుండి మనకు లభిస్తుంది: Ф = Ф 0 ∙10 - χ λ ∙ సి ∙ ఎల్(చట్టం బుగేరా-బేరా)

ఈ సూత్రాలు క్లినికల్ మరియు బయోకెమికల్ లాబొరేటరీలలో అత్యంత సాధారణమైనవి కాంతి శోషణ ద్వారా కరిగిన పదార్ధాల సాంద్రతలను నిర్ణయించే పద్ధతి.

పరిష్కారాలతో టీచింగ్ టైప్ సమస్యలు

(భవిష్యత్తులో, సంక్షిప్తత కోసం, మేము కేవలం "శిక్షణ పనులు" అని వ్రాస్తాము)

లెర్నింగ్ ఆబ్జెక్టివ్ #1

ఎలక్ట్రిక్ హీటర్ (రేడియేటర్) 500 W యొక్క పరారుణ కిరణాల ప్రవాహాన్ని విడుదల చేస్తుంది. రేడియేటర్ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం 3300 సెం.మీ. 1 గంటలో రేడియేటర్ విడుదల చేసే శక్తిని మరియు రేడియేటర్ యొక్క శక్తివంతమైన ప్రకాశాన్ని కనుగొనండి.

ఇచ్చిన: కనుగొనండి

Ф = 500 W W మరియు R

t = 1 గంట = 3600 సె

S = 3300 cm 2 = 0.33 m 2

పరిష్కారం:

రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ Ф అనేది యూనిట్ సమయానికి విడుదలయ్యే రేడియేషన్ శక్తి లేదా శక్తి:
. ఇక్కడనుంచి

W = F t = 500 W 3600 s = 18 10 5 J = 1800 kJ

లెర్నింగ్ ఆబ్జెక్టివ్ #2

మానవ చర్మం యొక్క ఉష్ణ వికిరణం ఏ తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద గరిష్టంగా ఉంటుంది (అంటే, r λ = గరిష్టంగా)? శరీరం యొక్క బహిర్గత భాగాలపై (ముఖం, చేతులు) చర్మ ఉష్ణోగ్రత సుమారు 30 o C.

ఇచ్చిన: కనుగొనండి:

Т = 30 о С = 303 К λ గరిష్టంగా

పరిష్కారం:

మేము డేటాను వీన్ ఫార్ములాలో ప్రత్యామ్నాయం చేస్తాము:
,

అంటే, దాదాపు అన్ని రేడియేషన్ స్పెక్ట్రం యొక్క IR పరిధిలో ఉంటుంది.

లెర్నింగ్ ఆబ్జెక్టివ్ #3

ఎలక్ట్రాన్ 4.7.10 –19 J శక్తితో శక్తి స్థాయిలో ఉంటుంది

600 nm తరంగదైర్ఘ్యంతో కాంతితో వికిరణం చేసినప్పుడు, అది అధిక శక్తి స్థాయికి తరలించబడింది. ఈ స్థాయి శక్తిని కనుగొనండి.

పరిష్కారం:

లెర్నింగ్ ఆబ్జెక్టివ్ #4

సూర్యకాంతి కోసం దశాంశ నీటి శోషణ రేటు 0.09 m–1. రేడియేషన్ యొక్క ఏ భాగం లోతు L = 100 m చేరుకుంటుంది?

ఇచ్చిన కనుగొనండి:

L = 100 మీ

k = 0.09 మీ - 1

పరిష్కారం:

బౌగర్ చట్టాన్ని వ్రాసుకుందాం:
. లోతు L చేరే రేడియేషన్ భిన్నం, స్పష్టంగా,
,

అంటే ఒక బిలియన్ వంతు సూర్యకాంతి 100 మీటర్ల లోతుకు చేరుకుంటుంది.
లెర్నింగ్ ఆబ్జెక్టివ్ #5

కాంతి రెండు ఫిల్టర్‌ల ద్వారా వరుసగా వెళుతుంది. మొదటిది ఆప్టికల్ డెన్సిటీ D 1 = 0.6; రెండవది D 2 = 0.4. ఈ వ్యవస్థ ద్వారా ఎంత శాతం రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ వెళుతుంది?

ఇవ్వబడింది: కనుగొనండి:

D 1 = 0.6 (%%లో)

పరిష్కారం:

మేము ఈ వ్యవస్థ యొక్క డ్రాయింగ్తో పరిష్కారాన్ని ప్రారంభిస్తాము

SF-1 SF-2

Ф 1: Ф 1 = Ф 0 10 – D 1ని కనుగొనండి

అదేవిధంగా, రెండవ కాంతి వడపోత గుండా వెళుతున్న ఫ్లక్స్ దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:

Ф 2 = Ф 1 10 – D 2 = Ф 0 10 – D 1 10 – D 2 = Ф 0 10 – (D 1 + D 2)

పొందిన ఫలితం సాధారణ ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉంటుంది: కాంతి అనేక వస్తువుల వ్యవస్థ ద్వారా వరుసగా వెళితే,మొత్తం ఆప్టికల్ సాంద్రత ఈ వస్తువుల ఆప్టికల్ సాంద్రతల మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది .

మా సమస్య యొక్క పరిస్థితులలో, F 2 = 100%∙10 – (0.6 + 0.4) = 100%∙10 – 1 = 10% ప్రవాహం రెండు కాంతి ఫిల్టర్‌ల వ్యవస్థ గుండా వెళుతుంది.

లెర్నింగ్ ఆబ్జెక్టివ్ #6

బౌగర్-బేర్ చట్టం ప్రకారం, ప్రత్యేకించి, DNA ఏకాగ్రతను గుర్తించడం సాధ్యమవుతుంది. కనిపించే ప్రాంతంలో, న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల పరిష్కారాలు పారదర్శకంగా ఉంటాయి, కానీ అవి స్పెక్ట్రం యొక్క UV భాగంలో బలంగా శోషించబడతాయి; శోషణ గరిష్టంగా 260 nm ఉంటుంది. రేడియేషన్ యొక్క శోషణను ఖచ్చితంగా కొలవవలసిన స్పెక్ట్రం యొక్క ఈ ప్రాంతంలో ఇది స్పష్టంగా ఉంది; ఈ సందర్భంలో, కొలత యొక్క సున్నితత్వం మరియు ఖచ్చితత్వం ఉత్తమంగా ఉంటుంది.

సమస్య యొక్క పరిస్థితులు: DNA ద్రావణం ద్వారా 260 nm తరంగదైర్ఘ్యంతో UV కిరణాల శోషణను కొలిచేటప్పుడు, ప్రసారం చేయబడిన రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ 15% ద్వారా అటెన్యూట్ చేయబడింది. "x" ద్రావణంతో క్యూవెట్‌లోని పుంజం యొక్క మార్గం పొడవు 2 సెం.మీ. 260 nm తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద DNA కోసం మోలార్ శోషణ సూచిక (దశాంశం) 1.3.10 5 mol - 1.cm 2 DNA గాఢతను కనుగొనండి పరిష్కారం.

ఇచ్చిన:

Ф 0 = 100%; F = 100% – 15% = 85% కనుగొనండి: DNA తో

x = 2 సెం.మీ; λ = 260 nm

χ 260 = 1.3.10 5 మోల్ –1 .సెం 2

పరిష్కారం:

(ప్రతికూల ఘాతాంకాన్ని వదిలించుకోవడానికి మేము భిన్నాన్ని "ఫ్లిప్ చేసాము"). . ఇప్పుడు సంవర్గమానాన్ని తీసుకుందాం:
, మరియు
; మేము ప్రత్యామ్నాయం చేస్తాము:

0.07 మరియు సి =
2.7.10 – 7 mol/cm 3

పద్ధతి యొక్క అధిక సున్నితత్వానికి శ్రద్ద!

స్వతంత్ర పరిష్కారం కోసం పనులు
సమస్యలను పరిష్కరించేటప్పుడు, స్థిరాంకాల విలువలను తీసుకోండి:

b = 2900 µm.K; σ = 5.7.10 - 8 W.K 4; h = 6.6.10 - 34 J.s; c = 3.10 8 m.s –1

1. గరిష్ట రేడియేషన్ 9.67 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద సంభవిస్తే మానవ శరీరం యొక్క ఉపరితలం యొక్క శక్తివంతమైన ప్రకాశం ఎంత? చర్మం పూర్తిగా నల్లని శరీరంగా పరిగణించబడుతుంది.

2. రెండు లైట్ బల్బులు సరిగ్గా ఒకే విధమైన డిజైన్‌ను కలిగి ఉంటాయి, ఒకదానిలో ఫిలమెంట్ స్వచ్ఛమైన టంగ్‌స్టన్ (α = 0.3)తో తయారు చేయబడింది మరియు మరొకదానిలో ప్లాటినం నలుపు (α = 0.93)తో పూత ఉంటుంది. ఏ బల్బులో ఎక్కువ రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ ఉంటుంది? ఎన్ని సార్లు?

3. రేడియేషన్ మూలం అయితే శక్తి ప్రకాశం యొక్క గరిష్ట వర్ణపట సాంద్రతకు సంబంధించిన తరంగదైర్ఘ్యాలు స్పెక్ట్రంలోని ఏ ప్రాంతాలలో ఉంటాయి: a) విద్యుత్ కాంతి బల్బ్ యొక్క మురి (T = 2,300 K); బి) సూర్యుని ఉపరితలం (T = 5,800 K); c) అణు విస్ఫోటనం యొక్క ఫైర్‌బాల్ యొక్క ఉపరితలం దాని ఉష్ణోగ్రత సుమారు 30,000 K ఉన్నప్పుడు? a.ch.t నుండి ఈ రేడియేషన్ మూలాల లక్షణాలలో తేడా. నిర్లక్ష్యం.

4. రెడ్-హాట్ మెటల్ బాడీ, దీని ఉపరితలం 2.10 - 3 మీ 2, 1000 K ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత వద్ద 45.6 ఫ్లక్స్‌ను విడుదల చేస్తుంది. మంగళ ఈ శరీరం యొక్క ఉపరితలం యొక్క శోషణ గుణకం ఏమిటి?

5. లైట్ బల్బ్ 100 W శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. ఫిలమెంట్ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం 0.5.10 - 4 మీ 2. ఫిలమెంట్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత 2,400 K. ఫిలమెంట్ ఉపరితలం యొక్క శోషణ గుణకం ఏమిటి?

6. 27 0 C చర్మ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, శరీర ఉపరితలం యొక్క ప్రతి చదరపు సెంటీమీటర్ నుండి 0.454 W విడుదలవుతుంది. చర్మాన్ని పూర్తిగా నల్లని శరీరంగా పరిగణించడం (2% కంటే అధ్వాన్నంగా లేని ఖచ్చితత్వంతో) సాధ్యమేనా?

7. నీలి నక్షత్రం యొక్క వర్ణపటంలో, గరిష్ట ఉద్గారం 0.3 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ నక్షత్రం ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత ఎంత?

8. 4,000 సెం.మీ 2 ఉపరితలం కలిగిన శరీరం ఒక గంటలో ఏ శక్తిని ప్రసరిస్తుంది?

400 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద, శరీరం యొక్క శోషణ గుణకం 0.6 అయితే?

9. ప్లేట్ (A) ఉపరితల వైశాల్యం 400 cm 2 ; దాని శోషణ గుణకం 0.4. 200 సెం.మీ 2 విస్తీర్ణంలో మరొక ప్లేట్ (బి) 0.2 శోషణ గుణకం కలిగి ఉంటుంది. ప్లేట్ల ఉష్ణోగ్రత ఒకే విధంగా ఉంటుంది. ఏ ప్లేట్ ఎక్కువ శక్తిని విడుదల చేస్తుంది మరియు ఎంత?

10 – 16. గుణాత్మక వర్ణపట విశ్లేషణ.సేంద్రీయ సమ్మేళనాలలో ఒకదాని యొక్క శోషణ స్పెక్ట్రం ఆధారంగా, దీని స్పెక్ట్రా

చిత్రంలో చూపబడ్డాయి, ఈ పదార్ధంలో ఏ ఫంక్షనల్ సమూహాలు భాగమో నిర్ణయించండి, పట్టిక డేటాను ఉపయోగించండి:

సమూహం; కనెక్షన్ రకం	శోషించబడిన తరంగదైర్ఘ్యాలు, మైక్రాన్లు	సమూహం, కనెక్షన్ రకం	శోషించబడింది తరంగదైర్ఘ్యాలు, µm
-అతను	2,66 – 2,98	-NH 4	7,0 – 7,4
-NH	2,94 – 3,0	-ఎస్.హెచ్	7,76
 CH	3,3	-CF	8,3
-ఎన్  ఎన్	4,67	-NH 2	8,9
-సి=ఎన్	5,94	-లేదు	12,3
-N=N	6,35	-SO 2	19,2
-CN 2	6,77	-C=O	23,9

10 - గ్రాఫ్ a); 11 - గ్రాఫ్ బి); 12 - గ్రాఫ్ సి); 13 - గ్రాఫ్ డి);

14 - గ్రాఫ్ డి); 15 - గ్రాఫ్ f); 16 – గ్రాఫ్ గ్రా).

నిలువు అక్షంపై మీ గ్రాఫ్‌లో ఏ విలువను రూపొందించబడిందో శ్రద్ధ వహించండి!

17. కాంతి 0.2 మరియు 0.5 యొక్క ట్రాన్స్మిటెన్స్ కోఎఫీషియంట్స్‌తో రెండు లైట్ ఫిల్టర్‌ల ద్వారా వరుసగా వెళుతుంది. అటువంటి వ్యవస్థ నుండి ఎంత శాతం రేడియేషన్ బయటకు వస్తుంది?

18. కాంతి 0.7 మరియు 0.4 ఆప్టికల్ సాంద్రతలతో రెండు ఫిల్టర్‌ల ద్వారా వరుసగా వెళుతుంది. అటువంటి వ్యవస్థ ద్వారా ఎంత శాతం రేడియేషన్ వెళుతుంది?

19. అణు విస్ఫోటనం యొక్క కాంతి రేడియేషన్ నుండి రక్షించడానికి, మీకు కనీసం ఒక మిలియన్ రెట్లు కాంతిని తగ్గించే అద్దాలు అవసరం. అటువంటి గ్లాసులను తయారు చేయాలనుకుంటున్న గాజు 1 మిమీ మందంతో 3 యొక్క ఆప్టికల్ సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది. అవసరమైన ఫలితాన్ని సాధించడానికి గాజు యొక్క ఏ మందం తీసుకోవాలి?

20 లేజర్‌తో పనిచేసేటప్పుడు కళ్ళను రక్షించడానికి, లేజర్ ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే ఫ్లక్స్‌లో 0.0001% మించని రేడియేషన్ ఫ్లక్స్ కంటిలోకి ప్రవేశించడం అవసరం. భద్రతను నిర్ధారించడానికి అద్దాలు ఏ ఆప్టికల్ సాంద్రత కలిగి ఉండాలి?

సమస్యలకు సాధారణ కేటాయింపు 21 – 28 (పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ):

బొమ్మ కొన్ని పదార్ధాల రంగు పరిష్కారాల శోషణ స్పెక్ట్రాను చూపుతుంది. అదనంగా, సమస్యలు D యొక్క విలువలను సూచిస్తాయి (కాంతి యొక్క గరిష్ట శోషణకు అనుగుణంగా తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద పరిష్కారం యొక్క ఆప్టికల్ సాంద్రత) మరియు X(కువెట్ మందం). పరిష్కారం యొక్క ఏకాగ్రతను కనుగొనండి.

మీ గ్రాఫ్‌లో శోషణ రేటు సూచించబడిన యూనిట్‌లకు శ్రద్ధ వహించండి.

21. గ్రాఫ్ a). D = 0.8 x = 2 సెం.మీ

22. గ్రాఫ్ బి). D = 1.2 x = 1 సెం.మీ

... 23. గ్రాఫ్ సి). D = 0.5 x = 4 సెం.మీ

24. గ్రాఫ్ డి). D = 0.25 x = 2 సెం.మీ

25 షెడ్యూల్ డి). D = 0.4 x = 3 సెం.మీ

26. గ్రాఫ్ ఇ) D = 0.9 x = 1 సెం.మీ

27. గ్రాఫ్ g). D = 0.2 x = 2 సెం.మీ

శరీరం యొక్క శక్తి ప్రకాశం ఆర్ టి, సంఖ్యాపరంగా శక్తికి సమానం W, మొత్తం తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలో శరీరం విడుదల చేస్తుంది (0ప్రతి యూనిట్ శరీర ఉపరితలం, యూనిట్ సమయానికి, శరీర ఉష్ణోగ్రత వద్ద టి, అనగా

శరీర ఉద్గారత ఆర్ఎల్, టిసంఖ్యాపరంగా శరీర శక్తికి సమానం dWl, శరీర ఉష్ణోగ్రత T వద్ద ఒక యూనిట్ సమయానికి, l నుండి l వరకు తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలో, శరీర ఉపరితల యూనిట్ నుండి శరీరం విడుదల చేస్తుంది +dl,ఆ.

(2)

ఈ పరిమాణాన్ని శరీరం యొక్క శక్తి ప్రకాశం యొక్క వర్ణపట సాంద్రత అని కూడా అంటారు.

శక్తివంతమైన ప్రకాశం సూత్రం ద్వారా ఉద్గారతకు సంబంధించినది

(3)

శోషణంశరీరం అల్, టి- l నుండి l వరకు తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలో శరీరం యొక్క ఉపరితలంపై రేడియేషన్ శక్తి సంఘటనలో ఎంత భాగాన్ని శోషించబడుతుందో చూపే సంఖ్య +dl,ఆ.

శరీరం దీని కోసం అల్ ,T =1మొత్తం తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిని సంపూర్ణ బ్లాక్ బాడీ (BLB) అంటారు.

శరీరం దీని కోసం అల్ ,T = const<1 మొత్తం తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిని బూడిద అంటారు.

ఎక్కడ- వర్ణపట సాంద్రత శక్తివంతమైన ప్రకాశం, లేదా శరీర ఉద్గారత .

శరీరం యొక్క ఉద్గారత శరీర ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుందని అనుభవం చూపిస్తుంది (ప్రతి ఉష్ణోగ్రతకు గరిష్ట రేడియేషన్ దాని స్వంత ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో ఉంటుంది). డైమెన్షన్ .

ఎమిసివిటీని తెలుసుకోవడం ద్వారా, మనం శక్తివంతమైన ప్రకాశాన్ని లెక్కించవచ్చు:

అని పిలిచారు శరీరం యొక్క శోషణ సామర్థ్యం . ఇది ఉష్ణోగ్రతపై కూడా ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది.

నిర్వచనం ప్రకారం, ఇది ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు. అన్ని పౌనఃపున్యాల రేడియేషన్‌ను పూర్తిగా గ్రహించే శరీరం కోసం, . అటువంటి శరీరాన్ని అంటారు పూర్తిగా నలుపు (ఇది ఒక ఆదర్శీకరణ).

అన్ని పౌనఃపున్యాల ఐక్యత కంటే తక్కువగా ఉండే శరీరం,అని పిలిచారు బూడిద శరీరం (ఇది కూడా ఆదర్శప్రాయమే).

శరీరం యొక్క ఉద్గార మరియు శోషక సామర్థ్యం మధ్య ఒక నిర్దిష్ట సంబంధం ఉంది. మానసికంగా క్రింది ప్రయోగాన్ని చేద్దాం (Fig. 1.1).

అన్నం. 1.1

మూసివున్న షెల్ లోపల మూడు శరీరాలు ఉండనివ్వండి. శరీరాలు శూన్యంలో ఉన్నాయి, కాబట్టి శక్తి మార్పిడి రేడియేషన్ ద్వారా మాత్రమే జరుగుతుంది. అటువంటి వ్యవస్థ కొంత సమయం తరువాత, ఉష్ణ సమతౌల్య స్థితికి చేరుకుంటుందని అనుభవం చూపిస్తుంది (అన్ని శరీరాలు మరియు షెల్ ఒకే ఉష్ణోగ్రత కలిగి ఉంటాయి).

ఈ స్థితిలో, ఎక్కువ ఎమిసివిటీ ఉన్న శరీరం యూనిట్ సమయానికి ఎక్కువ శక్తిని కోల్పోతుంది, అయితే, ఈ శరీరం కూడా ఎక్కువ శోషణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండాలి:

గుస్తావ్ కిర్చోఫ్ 1856లో రూపొందించారు చట్టం మరియు సూచించారు బ్లాక్ బాడీ మోడల్ .

ఉద్గారత మరియు శోషణ నిష్పత్తి శరీరం యొక్క స్వభావంపై ఆధారపడి ఉండదు; ఇది అన్ని శరీరాలకు సమానంగా ఉంటుంది.(సార్వత్రిక)ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఫంక్షన్.

,

(1.2.3)

ఎక్కడ - సార్వత్రిక Kirchhoff ఫంక్షన్.

ఈ ఫంక్షన్ సార్వత్రిక లేదా సంపూర్ణమైన పాత్రను కలిగి ఉంటుంది.

పరిమాణాలు మరియు విడివిడిగా తీసుకుంటే, ఒక శరీరం నుండి మరొకదానికి వెళ్లేటప్పుడు చాలా బలంగా మారవచ్చు, కానీ వాటి నిష్పత్తి నిరంతరంఅన్ని శరీరాల కోసం (ఇచ్చిన ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు ఉష్ణోగ్రత వద్ద).

పూర్తిగా నల్లని శరీరం కోసం, కాబట్టి, దాని కోసం, అనగా. సార్వత్రిక Kirchhoff ఫంక్షన్ పూర్తిగా నలుపు శరీరం యొక్క ఉద్గారత కంటే ఎక్కువ కాదు.

ప్రకృతిలో ఖచ్చితంగా నల్ల శరీరాలు లేవు. మసి లేదా ప్లాటినం నలుపు శోషక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, కానీ పరిమిత ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో మాత్రమే. అయినప్పటికీ, ఒక చిన్న రంధ్రం ఉన్న కుహరం దాని లక్షణాలలో పూర్తిగా నల్లని శరీరానికి చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది. లోపలికి వచ్చే ఒక పుంజం తప్పనిసరిగా బహుళ ప్రతిబింబాల తర్వాత గ్రహించబడుతుంది మరియు ఏదైనా ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క పుంజం (Fig. 1.2).

అన్నం. 1.2

అటువంటి పరికరం (కుహరం) యొక్క ఉద్గారత చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది f(ν, ,టి) అందువలన, కుహరం గోడలు ఒక ఉష్ణోగ్రత వద్ద నిర్వహించబడుతుంది ఉంటే టి, అప్పుడు రేడియేషన్ రంధ్రం నుండి బయటకు వస్తుంది, అదే ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఖచ్చితంగా నల్లని శరీరం యొక్క రేడియేషన్‌కు వర్ణపట కూర్పులో చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది.

ఈ రేడియేషన్‌ను స్పెక్ట్రమ్‌గా విడదీయడం ద్వారా, ఫంక్షన్ యొక్క ప్రయోగాత్మక రూపాన్ని కనుగొనవచ్చు f(ν, ,టి)(Fig. 1.3), వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద టి 3 > టి 2 > టి 1 .

అన్నం. 1.3

వక్రరేఖతో కప్పబడిన ప్రాంతం సంబంధిత ఉష్ణోగ్రత వద్ద నల్ల శరీరం యొక్క శక్తివంతమైన ప్రకాశాన్ని ఇస్తుంది.

ఈ వక్రతలు అన్ని శరీరాలకు ఒకే విధంగా ఉంటాయి.

వక్రతలు పరమాణు వేగం పంపిణీ ఫంక్షన్‌ను పోలి ఉంటాయి. కానీ అక్కడ వక్రరేఖలతో కప్పబడిన ప్రాంతాలు స్థిరంగా ఉంటాయి, కానీ ఇక్కడ పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో ప్రాంతం గణనీయంగా పెరుగుతుంది. ఇది శక్తివంతమైన అనుకూలత ఉష్ణోగ్రతపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుందని సూచిస్తుంది. పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో గరిష్ట రేడియేషన్ (ఉద్గారత). షిఫ్ట్‌లుఅధిక పౌనఃపున్యాల వైపు.

థర్మల్ రేడియేషన్ యొక్క చట్టాలు

ఏదైనా వేడిచేసిన శరీరం విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను విడుదల చేస్తుంది. అధిక శరీర ఉష్ణోగ్రత, అది విడుదల చేసే తరంగాలు తక్కువగా ఉంటాయి. థర్మోడైనమిక్ ఈక్విలిబ్రియంలో దాని రేడియేషన్ ఉన్న శరీరాన్ని అంటారు పూర్తిగా నలుపు (ACHT). పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క రేడియేషన్ దాని ఉష్ణోగ్రతపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది. 1900లో, మాక్స్ ప్లాంక్ ఒక సూత్రాన్ని రూపొందించారు, దీని ద్వారా పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద, దాని రేడియేషన్ యొక్క తీవ్రతను లెక్కించవచ్చు.

ఆస్ట్రియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు స్టెఫాన్ మరియు బోల్ట్జ్‌మాన్ మొత్తం ఉద్గారత మరియు నల్ల శరీరం యొక్క ఉష్ణోగ్రత మధ్య పరిమాణాత్మక సంబంధాన్ని వ్యక్తపరిచే ఒక చట్టాన్ని స్థాపించారు:

ఈ చట్టం అంటారు స్టీఫన్-బోల్ట్జ్మాన్ చట్టం . స్థిరాంకం σ = 5.67∙10 –8 W/(m 2 ∙K 4) అంటారు స్టెఫాన్-బోల్ట్జ్మాన్ స్థిరాంకం .

అన్ని ప్లాంక్ వక్రతలు తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద గరిష్ఠంగా ఉచ్ఛరిస్తారు

ఈ చట్టాన్ని పిలిచారు వీన్ చట్టం . అందువలన, సూర్యునికి T 0 = 5,800 K, మరియు గరిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం λ గరిష్టంగా ≈ 500 nm వద్ద సంభవిస్తుంది, ఇది ఆప్టికల్ పరిధిలో ఆకుపచ్చ రంగుకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో, పూర్తిగా నల్లని శరీరం యొక్క గరిష్ట రేడియేషన్ స్పెక్ట్రం యొక్క తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం భాగానికి మారుతుంది. వేడిగా ఉండే నక్షత్రం అతినీలలోహిత కాంతిలో ఎక్కువ శక్తిని విడుదల చేస్తుంది, అయితే చల్లని నక్షత్రం ఇన్‌ఫ్రారెడ్‌లో ఎక్కువ శక్తిని విడుదల చేస్తుంది.

ఫోటో ప్రభావం. ఫోటాన్లు

ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం 1887లో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త G. హెర్ట్జ్‌చే కనుగొనబడింది మరియు 1888-1890లో A.G. స్టోలెటోవ్‌చే ప్రయోగాత్మకంగా అధ్యయనం చేయబడింది. ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క దృగ్విషయం యొక్క అత్యంత పూర్తి అధ్యయనం 1900లో F. లెనార్డ్ చేత నిర్వహించబడింది. ఈ సమయానికి, ఎలక్ట్రాన్ ఇప్పటికే కనుగొనబడింది (1897, J. థామ్సన్), మరియు ఫోటో ఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం (లేదా అంతకంటే ఎక్కువ) అని స్పష్టమైంది. ఖచ్చితంగా, బాహ్య ఫోటోఎఫెక్ట్) దానిపై పడే కాంతి ప్రభావంతో ఒక పదార్ధం నుండి ఎలక్ట్రాన్ల ఎజెక్షన్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి ప్రయోగాత్మక సెటప్ యొక్క రేఖాచిత్రం అంజీర్లో చూపబడింది. 5.2.1

ప్రయోగాలు రెండు మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్లతో గాజు వాక్యూమ్ బాటిల్‌ను ఉపయోగించాయి, దాని ఉపరితలం పూర్తిగా శుభ్రం చేయబడింది. ఎలక్ట్రోడ్లకు కొంత వోల్టేజ్ వర్తించబడింది యు, డబుల్ కీని ఉపయోగించి దీని ధ్రువణతను మార్చవచ్చు. ఎలక్ట్రోడ్‌లలో ఒకటి (కాథోడ్ K) ఒక నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం λ యొక్క ఏకవర్ణ కాంతితో క్వార్ట్జ్ విండో ద్వారా ప్రకాశిస్తుంది. స్థిరమైన ప్రకాశించే ఫ్లక్స్ వద్ద, ఫోటోకరెంట్ బలం యొక్క ఆధారపడటం తీసుకోబడింది Iఅనువర్తిత వోల్టేజ్ నుండి. అంజీర్లో. మూర్తి 5.2.2 అటువంటి ఆధారపడటం యొక్క సాధారణ వక్రతలను చూపుతుంది, కాథోడ్‌పై లైట్ ఫ్లక్స్ సంఘటన యొక్క తీవ్రత యొక్క రెండు విలువలలో పొందబడింది.

యానోడ్ A వద్ద తగినంత పెద్ద సానుకూల వోల్టేజ్‌ల వద్ద, ఫోటోకరెంట్ సంతృప్తతను చేరుకుంటుందని వక్రతలు చూపుతాయి, ఎందుకంటే కాంతి ద్వారా కాథోడ్ నుండి విడుదల చేయబడిన అన్ని ఎలక్ట్రాన్‌లు యానోడ్‌కు చేరుకుంటాయి. జాగ్రత్తగా కొలతలు సంతృప్త ప్రవాహాన్ని చూపించాయి I n అనేది సంఘటన కాంతి యొక్క తీవ్రతకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. యానోడ్ వద్ద వోల్టేజ్ ప్రతికూలంగా ఉన్నప్పుడు, కాథోడ్ మరియు యానోడ్ మధ్య విద్యుత్ క్షేత్రం ఎలక్ట్రాన్‌లను నిరోధిస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే గతి శక్తి కంటే ఎక్కువ | ఈయు|. యానోడ్ వద్ద వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉంటే - యు h, ఫోటోకరెంట్ ఆగిపోతుంది. కొలవడం యు h, మేము ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ల గరిష్ట గతి శక్తిని నిర్ణయించగలము:

అనేక మంది ప్రయోగకులు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క క్రింది ప్రాథమిక సూత్రాలను స్థాపించారు:

1. కాంతి పౌనఃపున్యం νతో ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ల గరిష్ట గతి శక్తి సరళంగా పెరుగుతుంది మరియు దాని తీవ్రతపై ఆధారపడదు.
2. ప్రతి పదార్ధం కోసం ఒక అని పిలవబడే ఉంది ఎరుపు ఫోటో ప్రభావం అంచు , అంటే అత్యల్ప పౌనఃపున్యం ν నిమిలో బాహ్య కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం ఇప్పటికీ సాధ్యమవుతుంది.
3. 1 సెకనులో కాథోడ్ నుండి కాంతి ద్వారా విడుదలయ్యే ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ల సంఖ్య కాంతి తీవ్రతకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
4. ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం ఆచరణాత్మకంగా జడత్వం లేనిది; కాంతి పౌనఃపున్యం ν > ν నిమి అందించిన కాథోడ్ యొక్క ప్రకాశం ప్రారంభమైన తర్వాత ఫోటోకరెంట్ తక్షణమే సంభవిస్తుంది.

ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క ఈ చట్టాలన్నీ పదార్థంతో కాంతి పరస్పర చర్య గురించి శాస్త్రీయ భౌతిక శాస్త్ర ఆలోచనలకు ప్రాథమికంగా విరుద్ధంగా ఉన్నాయి. తరంగ భావనల ప్రకారం, విద్యుదయస్కాంత కాంతి తరంగంతో సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్ క్రమంగా శక్తిని కూడగట్టుకుంటుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్ దాని నుండి ఎగరడానికి తగినంత శక్తిని కూడబెట్టుకోవడానికి కాంతి తీవ్రతను బట్టి గణనీయమైన సమయం పడుతుంది. కాథోడ్. లెక్కలు చూపినట్లుగా, ఈ సమయాన్ని నిమిషాలు లేదా గంటల్లో లెక్కించాలి. అయినప్పటికీ, కాథోడ్ యొక్క ప్రకాశం ప్రారంభమైన వెంటనే ఫోటోఎలెక్ట్రాన్లు కనిపిస్తాయని అనుభవం చూపిస్తుంది. ఈ నమూనాలో ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క ఎరుపు సరిహద్దు ఉనికిని అర్థం చేసుకోవడం కూడా అసాధ్యం. కాంతి తరంగ సిద్ధాంతం కాంతి ప్రవాహం యొక్క తీవ్రత నుండి ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ల శక్తి యొక్క స్వతంత్రతను మరియు కాంతి యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీకి గరిష్ట గతి శక్తి యొక్క అనుపాతతను వివరించలేకపోయింది.

అందువలన, కాంతి యొక్క విద్యుదయస్కాంత సిద్ధాంతం ఈ నమూనాలను వివరించలేకపోయింది.

1905లో A. ఐన్‌స్టీన్‌చే పరిష్కారం కనుగొనబడింది. కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం యొక్క గమనించిన నియమాల యొక్క సైద్ధాంతిక వివరణను ఐన్‌స్టీన్ M. ప్లాంక్ యొక్క పరికల్పన ఆధారంగా కొన్ని భాగాలలో కాంతి విడుదల చేయబడి మరియు గ్రహించబడుతుందని మరియు అటువంటి ప్రతిదాని యొక్క శక్తి ఆధారంగా అందించబడింది. భాగం సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది ఇ = hఓ, ఎక్కడ h- ప్లాంక్ స్థిరంగా ఉంటుంది. క్వాంటం భావనల అభివృద్ధిలో ఐన్స్టీన్ తదుపరి దశను తీసుకున్నాడు. అని ముగించాడు కాంతి ఒక నిరంతర (వివిక్త) నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. విద్యుదయస్కాంత తరంగం ప్రత్యేక భాగాలను కలిగి ఉంటుంది - క్వాంటా, తరువాత పేరు పెట్టారు ఫోటాన్లు. పదార్థంతో సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు, ఫోటాన్ తన శక్తిని పూర్తిగా బదిలీ చేస్తుంది hఒక ఎలక్ట్రాన్. పదార్థం యొక్క పరమాణువులతో ఘర్షణ సమయంలో ఎలక్ట్రాన్ ఈ శక్తిలో కొంత భాగాన్ని వెదజల్లుతుంది. అదనంగా, ఎలక్ట్రాన్ శక్తిలో కొంత భాగం మెటల్-వాక్యూమ్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద సంభావ్య అవరోధాన్ని అధిగమించడానికి ఖర్చు చేయబడుతుంది. ఇది చేయుటకు, ఎలక్ట్రాన్ ఒక పని ఫంక్షన్ చేయాలి ఎ, కాథోడ్ పదార్థం యొక్క లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కాథోడ్ నుండి విడుదలయ్యే ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ గరిష్ట గతిశక్తి శక్తి పరిరక్షణ చట్టం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

ఈ సూత్రాన్ని సాధారణంగా అంటారు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం కోసం ఐన్స్టీన్ యొక్క సమీకరణం .

ఐన్‌స్టీన్ సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి, బాహ్య కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం యొక్క అన్ని చట్టాలను వివరించవచ్చు. ఐన్స్టీన్ యొక్క సమీకరణం కాంతి తీవ్రత యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు స్వాతంత్ర్యం, ఎరుపు సరిహద్దు ఉనికి మరియు జడత్వం-రహిత ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావంపై గరిష్ట గతిశక్తి యొక్క సరళ ఆధారపడటాన్ని సూచిస్తుంది. 1 సెకనులో కాథోడ్ ఉపరితలం నుండి బయలుదేరే మొత్తం ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ల సంఖ్య అదే సమయంలో ఉపరితలంపై సంభవించే ఫోటాన్ల సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉండాలి. దీని నుండి సంతృప్త ప్రవాహం కాంతి ప్రవాహం యొక్క తీవ్రతకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉండాలి.

ఐన్స్టీన్ యొక్క సమీకరణం నుండి క్రింది విధంగా, అడ్డుకునే సంభావ్యత యొక్క ఆధారపడటాన్ని వ్యక్తీకరించే సరళ రేఖ యొక్క వంపు కోణం యొక్క టాంజెంట్ యుఫ్రీక్వెన్సీ ν నుండి з (Fig. 5.2.3), ప్లాంక్ స్థిరాంకం యొక్క నిష్పత్తికి సమానం hఎలక్ట్రాన్ ఛార్జ్కి ఇ:

ఎక్కడ సి- కాంతి వేగం, λ cr - ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క ఎరుపు సరిహద్దుకు అనుగుణంగా తరంగదైర్ఘ్యం. చాలా లోహాలు పని ఫంక్షన్ కలిగి ఉంటాయి ఎఅనేక ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్లు (1 eV = 1.602·10 –19 J). క్వాంటం ఫిజిక్స్‌లో, ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్ తరచుగా శక్తి యూనిట్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. ప్లాంక్ స్థిరాంకం యొక్క విలువ, సెకనుకు ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్‌లలో వ్యక్తీకరించబడుతుంది

లోహాలలో, క్షార మూలకాలు అత్యల్ప పని పనితీరును కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, సోడియం ఎ= 1.9 eV, ఇది ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం λ cr ≈ 680 nm యొక్క ఎరుపు పరిమితికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, క్యాథోడ్‌లను రూపొందించడానికి క్షార లోహ సమ్మేళనాలు ఉపయోగించబడతాయి ఫోటోసెల్స్ , కనిపించే కాంతిని రికార్డ్ చేయడానికి రూపొందించబడింది.

కాబట్టి, కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం యొక్క నియమాలు కాంతి, విడుదలైనప్పుడు మరియు శోషించబడినప్పుడు, కణాల ప్రవాహం వలె ప్రవర్తిస్తుందని సూచిస్తున్నాయి. ఫోటాన్లు లేదా కాంతి పరిమాణం .

ఫోటాన్ శక్తి

ఫోటాన్ మొమెంటం కలిగి ఉంటుంది

ఆ విధంగా, కాంతి సిద్ధాంతం, రెండు శతాబ్దాల పాటు కొనసాగిన విప్లవాన్ని పూర్తి చేసి, మళ్లీ కాంతి కణాల ఆలోచనలకు తిరిగి వచ్చింది - కార్పస్కిల్స్.

కానీ ఇది న్యూటన్ యొక్క కార్పస్కులర్ సిద్ధాంతానికి యాంత్రికంగా తిరిగి రాలేదు. 20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో, కాంతికి ద్వంద్వ స్వభావం ఉందని స్పష్టమైంది. కాంతి ప్రచారం చేసినప్పుడు, దాని తరంగ లక్షణాలు కనిపిస్తాయి (జోక్యం, విక్షేపం, ధ్రువణత), మరియు అది పదార్థంతో సంకర్షణ చేసినప్పుడు, దాని కార్పస్కులర్ లక్షణాలు కనిపిస్తాయి (ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం). కాంతి యొక్క ఈ ద్వంద్వ స్వభావం అంటారు తరంగ-కణ ద్వంద్వత్వం . తరువాత, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఇతర ప్రాథమిక కణాల ద్వంద్వ స్వభావం కనుగొనబడింది. క్లాసికల్ ఫిజిక్స్ సూక్ష్మ-వస్తువుల వేవ్ మరియు కార్పస్కులర్ లక్షణాల కలయిక యొక్క దృశ్య నమూనాను అందించదు. సూక్ష్మ-వస్తువుల కదలిక శాస్త్రీయ న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్ యొక్క నియమాల ద్వారా కాదు, కానీ క్వాంటం మెకానిక్స్ నియమాలచే నిర్వహించబడుతుంది. M. ప్లాంక్ మరియు ఐన్స్టీన్ యొక్క కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం యొక్క క్వాంటం సిద్ధాంతం అభివృద్ధి చేసిన బ్లాక్ బాడీ రేడియేషన్ సిద్ధాంతం ఈ ఆధునిక విజ్ఞాన శాస్త్రం ఆధారంగా ఉంది.