Đang tải... (xem toàn văn)
IV.Bức xạ của vật thực Đường 1 đối với Volfram Đường 2 đối với vật đen tuyệt đối Đường không liền nét thể hiên năng suất hấp thụ của Volfram Hình 7: Đường cong thực nghiệm của năng suất [r]
(1)TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM CHƯƠNG TÍNH CHẤT LƯỢNG TỬ CỦA ÁNH SÁNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Huỳnh Như B1406867 Phạm Thị Thanh Vân B1406891 (2) Nội dung I Bức xạ vật đen tuyệt đối II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối III Thuyết lượng tử Plank IV Bức xạ vật thực (3) I Bức xạ vật đen tuyệt đối Vật đen tuyệt đối Định nghĩa: (4) I Bức xạ vật đen tuyệt đối Vật đen tuyệt đối A Thực tế không có vật đen tuyệt đối O Hình 1: Vật đen tuyệt đối nhân tạo (5) I Bức xạ vật đen tuyệt đối Định luật Kirchhoff Kirchhoff xuất phát từ nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học đã chứng minh vật nào có suất phát xạ lớn thì có suất hấp thụ lớn và thiết lập nên định luật mang tên ông Kirchhoff (1824 – 1887) (6) I Bức xạ vật đen tuyệt đối Định luật Kirchhoff Tỉ số suất phát xạ đơn sắc và hệ số hấp thụ đơn sắc cùng vật nhiệt độ định là hàm phụ thuộc vào bước sóng và nhiệt độ, mà không phụ thuộc vào chất vật đó (7) I Bức xạ vật đen tuyệt đối Định luật Kirchhoff Trong đó: fλ,T :gọi là hàm phổ biến (W/m3) rλ,T: suất phát xạ đơn sắc aλ,T: hệ số hấp thụ đơn sắc (8) I Bức xạ vật đen tuyệt đối Khảo sát thực nghiệm phân bố lượng theo bước sóng Sơ đồ thí nghiệm hình gồm có: B: vật đen tuyệt đối L1, L2 : thấu kính F: khe r: máy cách tử nhiễu xạ G: pin nhiệt điện K: màn chắn g (9) I Bức xạ vật đen tuyệt đối Khảo sát xạ vật đen tuyệt đối thực nghiệm Kết thí nghiệm: Nếu thay đổi nhiệt độ T ta đường cong khác (10) Khảo sát xạ vật đen tuyệt đối thực nghiệm (11) Khảo sát xạ vật đen tuyệt đối thực nghiệm Nhận xét: Cực đại suất phát xạ dịch chuyển phía sóng ngắn, nhiệt độ tăng Diện tích đường cong và trục hoành tỉ lệ với độ trưng lượng ReT vật đen tuyệt đối (12) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Định luật Stefan - Boltzmann Năm 1879, Stefan phân tích các kết thực nghiệm và tìm liên hệ độ trưng lượng vật với nhiệt độ tuyệt đối nó Stefan (1835-1893) (13) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Định luật Stefan - Boltzmann Năm 1884, Boltzmann đã dựa vào hai nguyên lí nhiệt động lực học để nghiên cứu xạ vật đen tuyệt đối và thiết lập nên định luật Stefan - Boltzmann Boltzmann (1844-1906) (14) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Định luật Stefan - Boltzmann Năng suất xạ toàn phần vật đen tuyệt đối tỉ lệ với lũy thừa bậc bốn nhiệt độ tuyệt đối nó RT = σ.T4 (W/m2) Trong đó: σ: số Stefan- Boltmann σ = 5,67.10-8 (W/m2K4) T: nhiệt độ tuyệt đối R: suất phát xạ tuyệt đối (15) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Định luật Wien Năm 1893, Wein nghiên cứu lí thuyết đã tìm hệ thức quan trọng vị trí cực đại suất phát xạ đơn sắc vật đen tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt đối nó Wien (1864-1928) (16) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Định luật dịch chuyển Wien Bước sóng ứng với cực đại suất xạ biến thiên tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối nó Trong đó: b = 2,896.10-3 (m.K) : số Wien T: nhiệt độ tuyệt đối (17) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Định luật dịch chuyển Wien Năng suất xạ đơn sắc cực đại vật đen tuyệt đối tỉ lệ với lũy thừa bậc năm nhiệt độ tuyệt đối Trong đó : n =1,31.10-11 (W/m3K5): số xác định từ thực nghiệm (18) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Công thức Rayleight - Jeans Rayleigh – Jeans đã tìm công thức để xác định suất phát xạ đơn sắc vật đen tuyệt đối: Rayleight (1842-1919) Jeans (18771946) (19) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Công thức Rayleight - Jeans (theo biến tần số v) hay Trong đó: K là số Boltzmann T : nhiệt độ tuyệt đối (20) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Công thức Rayleight - Jeans Hình 5: Đường cong biễu diễn công thức Rayleight - Jeans (21) II Các định luật xạ vật đen tuyệt đối Công thức Rayleight - Jeans KHỦNG HOẢNG VÙNG TỬ NGOẠI (22) III Thuyết lượng tử Planck Giả thuyết Planck Để khắc phục khủng hoảng đó, năm 1900 Planck đã phủ nhận lý thuyết cổ điển xạ và đồng thời nêu lên giả thuyết tính chất lượng tử xạ đánh dấu giai đoạn vật lý đại bắt đầu Planck (1858 -1947) (23) III Thuyết lượng tử Planck Giả thuyết Planck Các nguyên tử, phân tử phát xạ hay hấp thụ lượng xạ điện từ cách gián đoạn: Phần lượng phát xạ hay hấp thụ đó luôn luôn là bội số nguyên lượng nhỏ xác định gọi là lượng tử lượng (24) III Thuyết lượng tử Planck Giả thuyết Planck Đối với xạ điện từ đơn sắc tần số v, bước sóng thì lượng tử lượng tương ứng là: Trong đó: h = 6,625.10-34 J/s: số Planck C = 3.10-8 m/s: vận tốc sóng điện từ chân không (25) III Thuyết lượng tử Planck Công thức Planck (theo biến tần số v) hay (26) III Thuyết lượng tử Planck Công thức Planck KHỦNG HOẢNG VÙNG TỬ NGOẠI ĐƯỢC GIẢI QUYẾT (27) IV.Bức xạ vật thực Hệ số đen (28) IV.Bức xạ vật thực Đường Volfram Đường vật đen tuyệt đối Đường không liền nét thể hiên suất hấp thụ Volfram Hình 7: Đường cong thực nghiệm suất phát xạ vật không đen và vật đen tuyệt đối cùng nhiệt độ volfram (29) IV.Bức xạ vật thực Nhận xét: Đường cong phân bố lượng phát xạ Volfram nằm thấp đường cong phân bố lượng phát xạ vật đen tuyệt đối cùng nhiệt độ Năng suất phát xạ cực đại Volfram nằm phía sóng ngắn so với vật đen tuyệt đối Volfram phát xạ có tính lọc lựa (30) ĐÁP ÁN 1–e 2–d 3–h 4–c 5–b 6-g (31) TTÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Khanh (2000), Bài giảng quang học dùng cho sinh viên ngành Sư phạm Vật lý, Cần Thơ, trường đại học Cần Thơ, khoa sư phạm Huỳnh Huệ (1981), Quang học, Nhà xuất giáo dục Lương Duyên Bình (1988), Vật lý đại cương tập 3, Nhà xuất giáo dục (32) Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe (33)
