Quang học trong vật lý phần 9

a là tỷ số giữa hai đại lượng cùng thứ nguyên, do đó không có đơn vị. Với mọi vật, ta có 0 ( a( ≤ 1. §§4. VẬT ĐEN. Vật đen là những vật hấp thụ hoàn toàn năng lượng bức xạ chiếu tới, đối với mọi độ dài sóng và đối với mọi góc tới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quang học trong vật lý phần 9 a là tỷ số giữa hai đại lượng cùng thứ nguyên, do đó không có đơn vị. Với mọi vật, ta có0 ( a( ≤ 1.§§4. VẬT ĐEN. Vật đen là những vật hấp thụ hoàn toàn năng lượng bức xạ chiếu tới, đối với mọi độ dàisóng và đối với mọi góc tới. Nghĩa là với vật đen ta có a( = 1 với tất cả các độ dài sóng. Nhưvậy nếu ta chiếu tới vật đen một tia sáng thì tất cả đều bị vật hấp thụ, không có ánh sángphản xạ, không có ánh sáng khuyếch tán, cũng không có ánh sáng truyền qua. Vì vậy, gọi làvật đen (thực ra danh từ này không chỉnh lắm, vì, mặc dù vậy, vật có thể phát xạ). C H.2 Trong thực tế, ta không có được một vật đen tuyệt đối theo đúng định nghĩa, vì không cóvật nào hấp thụ hoàn toàn năng lượng tới. Tuy nhiên một bình kín C có đục một lỗ thủngnhỏ, bên trong bôi đen bằng mồ hóng, có thể coi là một vật đen, bức xạ khi đi qua lỗ hổngvào bên trong bình, phản xạ nhiều lần liên tiếp bên trong bình, do đó hầu hết năng lượngbức xạ đều bị hấp thụ. Diện tích lỗ hổng vừa là bề mặt hấp thụ vừa là bề mặt phát xạ (khiphát xạ, bức xạ từ trong thoát ra cũng qua lỗ hổng này).§§5.ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF. Xét một bình kín C không cho bức xạ đi qua, bên trong là chân không và được giữ ở mộtnhiệt độ không đổi T. Trong bình là một vật M. Thí nghiệm cho thấy dù vật M làm bằng chất gì và có nhiệt độ ban đầu là bao nhiêu thì sau một thời gian, nhiệt độ của M cũng bằng với nhiệt độ T của bình. Trong trường hợp này, sự truyền A’ nhiệt không thể xảy ra do hiện tượng dẫn nhiệt dS hay hiện tượng đối lưu, mà sự cân bằng được dω M thực hiện là do sự trao đổi năng lượng dưới dạng bức xạ giữa bình C và vật M. Thành trong của H.3 bình phát ra bức xạ (hoặc phản chiếu). Nănglượng bức xạ này khi chiếu tới M thì một phần bị vật M hấp thụ, biến thành nhiệt năng củacác nguyên tử bên trong M. Nhưng đồng thời, vật M cũng phát ra bức xạ (năng lượng bứcxạ này được chuyển hóa từ nhiệt năng của các nguyên tử của M). Giả sử lúc đầu nhiệt độcủa vật M thấp hơn nhiệt độ của bình C. Hiện tượng hấp thụ ở M mạnh hơn hiện tượng phátxạ, nhiệt độ của M tăng lên. Nhiệt độ của M càng cao thì hiện tượng phát xạ càng mạnh. Tớimột lúc năng lượng do M phát ra bằng năng lượng thu vào trong cùng một thời gian ta có sựcân bằng nhiệt độ của vật M và của bình C bằng nhau. Gọi eλ và aλ lần lượt là hệ số chói năng lượng đơn sắc và hệ số hấp thụ của vật M tạimột điểm A đối với phương AA’ và đối với độ dài sóng λ. Xét chùm tia bức xạ phát ra bởimột diện tích vi phân ds bao quanh điểm A, có gốc khối dωvà phương trung bình AA’.Năng lượng mang bởi chùm tia này trong một đơn vị thời gian và đối với các độ dài sóng ởtrong khoảng λ và λ + dλ là: dWλ = eλ . dσ . dω . dλ (d δ = ds.cosi là hình chiếu của ds xuống mặt phẳng thẳng góc với phương AA’). Bây giờ ta xét chùm tia trên nhưng theo chiều ngược lại, nghĩa là xét năng lượng do bìnhC bức xạ vào diện tích ds của vật M. Năng lượng này (trong một đơn vị thời gian và ứng vớicùng các độ dài sóng trên) truyền qua khoảng chân không trong bình và có trị số là: dW’λ = Eλ . dσ . dω . dλ (5.1) Eλ là hệ số tỉ lệ. Người ta chứng minh được Eλ không tùy thuộc bản chất của thành bìnhvà phương của chùm tia sáng, mà chỉ tùy thuộc nhiệt độ T và độ dài sóng λ. Như vậy Eλ = E(T, λ) là một hàm phổ biến theo nhiệt độ T và độ dài sóng λ (phổ biến vì chung cho mọivật). Eλ được gọi là cường độ riêng của bức xạ nhiệt trong chân không. Phần năng lượng bị diện tích ds hấp thụ là : dW’’λ = aλ . dW’== aλ. E= . dδ . dω . dλ. Trong điều kiện cân bằng ta phải có : dW’λ = dW’’λ Suy ra : e λ = aλ . Eλ Vậy (5.2) eλ = E (λ , T ) aλ Dựa vào hệ thức trên, định luật Kirchhhoff được phát biểu như sau : Tỉ số giữa hệ số chói năng lượng đơn sắc eλ và hệ số hấp thụ aλ tại một điểm trên bề mặtcủa một vật, lấy theo cùng một độ dài sóng và cùng một phương là một hằng số. Hằng sốnày độc lập đối với bản chất của vật, với điểm khảo sát trên bề mặt của vật và với phươngphát xạ. Nó chỉ tùy thuộc độ dài sóng λ và nhiệt độ của vật.§§6. Ý NGHĨA CỦA ĐỊNH LUẬT KIRCHHHOFF. 1. Từ hệ thức (2.6) định nghĩa eλ, ta thấy hệ số chói năng lượng đơn sắc eλ biểu thị khảnăng phát xạ theo một phương xác định và đối với độ dài sóng λ, của một điểm trên bề mặtmột vật ở một n ...