Bài giảng Vật lí hiện đại: Chương 1 - Huỳnh Nguyễn Phong Thu

Bài giảng Vật lí hiện đại - Chương 1 Tính chất hạt của ánh sáng, cung cấp cho người học những kiến thức như: Mô hình vật lý; bức xạ nhiệt; sự cân bằng nhiệt; hệ số hấp thụ đơn sắc; vật đen tuyệt đối; năng suất bức xạ toàn phần;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lí hiện đại: Chương 1 - Huỳnh Nguyễn Phong Thu VẬT LÝ HIỆN ĐẠI CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT HẠT CỦA ÁNH SÁNG GV: Huỳnh Nguyễn Phong Thu Email: hnpthu@hcmus.edu.vn SĐT: 09031225201 MÔ HÌNH VẬT LÝ Giao thoa, nhiễu xạ Tính chất sóng của ánh sáng Thuyết sóng ánh sáng Thất bại Bức xạ nhiệt, quang Tính chất hạt của điện, Compton ánh sángThuyết lượng tử của Plank và thuyết photon của Einstein2 BỨC XẠ NHIỆTBức xạ nhiệt: Hiện tượng các vật có thể phát ra các sóng điện từ dochuyển động nhiệt gọi là hiện tượng bức xạ nhiệt Phổ bức xạ nhiệt: Sự phân bố năng lượng phát ra theo bước sóng ở một nhiệt độ nhất định3 SỰ CÂN BẰNG NHIỆT Trạng thái cânNhiệt độ bằng nhiệt: đạtcốc nước? được khi nhiệt độ của nước bằng nhiệt độ không khíTrong trạng thái cân bằng nhiệt, năng lượng mà vật hấp thụ bằng nănglượng vật phát ra è vật có khả năng hấp thụ càng mạnh thì khả năng phát xạcàng mạnh 4 HỆ SỐ HẤP THỤ ĐƠN SẮCHệ số hấp thụ: tỷ số giữa phần năng lượng hấp thụ được trên tổng sốnăng lượng đến đập vào vậtNếu chỉ tính tỷ số này riêng cho một loại bức xạ có bước sóng l thì tỷ sốđó gọi là hệ số hấp thụ đơn sắc a(l).a(l) phụ thuộc vào:Ø Bước sóng lØ Nhiệt độ của vậtØ Vật liệu cấu tạo nên vậtVật màu đen có khả năng hấp thụ và phát xạ mạnh hơn màu trắng5 VẬT ĐEN TUYỆT ĐỐIVật đen tuyệt đối (VĐTĐ): là một vật lý tưởng, cókhả năng hấp thụ mọi bức xạ điện từ chiếu vào nó,a(l) =1Ở trạng thái cân bằng nhiệt, VĐTĐ là vật phát bức xạmạnh nhấtPhổ bức xạ nhiệt của VĐTĐ chỉ phụ thuộc vào nhiệtđộ, không phụ thuộc vào vật liệu 6 NĂNG SUẤT BỨC XẠ ĐƠN SẮC CỦA VĐTĐv Trên bề mặt VĐTĐ ở nhiệt độ T, lấy 1 diện tích dS (cm2)v Xét sóng điện từ phát ra từ diện tích đó và có bước sóng l đến l+dl (mm) dSv Năng lượng do các sóng điện từ này mang đi trong 1s: dW (watt) dW RT λ = dS.dλ RT(l) Là năng suất phát xạ đơn sắc của VĐTĐ (Wm-2m-1) hoặc (Wcm-2mm-1) RT(l).dl: là năng suất phát ra bức xạ có bước sóng trong khoảng l đến l+dl của một đơn vị diện tích bề mặt vật 7 NĂNG SUẤT BỨC XẠ TOÀN PHẦN = .Là năng suất bức xạ toàn phần của VĐTĐ ứng với nhiệt độ T – nănglượng phát ra từ một đơn vị diện tích bề mặt vật trong một đơn vịthời gianNăng lượng do toàn bộ bề mặt vật (diện tích S) phát ra trong một đơnvị thời gian- công suất bức xạ của vật: = 8ĐỊNH LUẬT STEFAN- BOLTZMANN (S-B)Năng suất bức xạ toàn phần của VĐTĐ ở trạng thái cân bằngnhiệt ứng với nhiệt độ tuyệt đối T tỷ lệ với lũy thừa bậc 4 củanhiệt độ.s=5,67.10-8 Wm-2K-4 gọi là hằng số Stefan-Boltzmann = 9NĂNG SUẤT BỨC XẠ ĐƠN SẮC CỦA VĐTĐ Thực nghiệm của Lummer và Pringsheim10 ĐỊNH LUẬT WIENKhi nhiệt độ thay đổi, bước sóng lmax ứng với sự phát xạ cựcđại cũng thay đổi, nhưng tích số của nhiệt độ tuyệt đối T vàbước sóng lmax tương ứng là không đổi. ax . = b=2,898.10-3 m.K=2896 mm.K11THẢM HỌA VÙNG TỬ NGOẠIn là số bức xạ phát ra từ đơn vị bề mặt một vật trong một đơnvị thời gian: =E là năng lượng trung bình mang bởi một bức xạ: E = kTNăng suất bức xạ đơn sắc: = . Công thức Raylegih-JeansTheo đó, năng suất bức xạ toàn phần: = . = =∞ Khi l cực nhỏ Công thức chỉ đúng ở vùng bước sóng dài è thảm họa vùng tử ngoại 12THUYẾT LƯỢNG TỬ CỦA PLANKCác nguyên tử, phân tử phát xạ hoặc hấp thụ năng lượngdưới dạng bức xạ một cách gián đoạn. Phần năng lượng phátxạ (hay hấp thụ) dưới dạng bức xạ có tần số n là một sốnguyên lần của tích số hnMột lượng tử năng lượng: = =h: Hằng số Plankh=6,625.10-34 J.s=4,14.10-15 eV.s 13 CÔNG THỨC PLANKNăng lượng trung bìnhcủa một bức xạ: = ...