Ալիքի երկարությունը, որում առաջանում է առավելագույն էներգիա: Սև մարմնի ճառագայթման օրենքները

Ֆիզիկայի, քվանտային օպտիկայի խնդիրների լուծում

Խնդիր 536. Որոշեք, թե որ ալիքի երկարությունը համապատասխանում է էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությանը (r λ, T) max հավասար է 1,3 * 10 11 Վտ / մ 3

Խնդրի լուծումը.

Անկախ կատարելու առաջադրանքներ և հսկիչ աշխատանքներ, քվանտային օպտիկա

1. Հալման վառարանի դիտման պատուհանից արտանետվող Fe էներգիայի հոսքը 34 Վտ է։ Որոշեք վառարանի T ջերմաստիճանը, եթե բացման տարածքը S = 6 սմ2: (Պատասխան՝ 1կԿ):

2. Սիրիուս աստղի վերին շերտերի T ջերմաստիճանը 10 կԿ է։ Որոշեք այս աստղի S = 1 կմ2 մակերեսից ճառագայթվող Fe էներգիայի հոսքը: (Պատասխան՝ 56,7 ԳՎտ):

3. Արեգակի վերին շերտերի ջերմաստիճանը 5,3 կԿ է։ Ենթադրելով, որ Արևը սև մարմին է, որոշեք m ալիքի երկարությունը, որը համապատասխանում է Արեգակի էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությանը: (Պատասխան՝ 547 նմ):

4. Երբ սև մարմնի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը T կրկնապատկվում է, m ալիքի երկարությունը, որը կազմում է էներգիայի լուսավորության առավելագույն սպեկտրային խտությունը, նվազում է  = 400 նմ-ով: Որոշեք սկզբնական և վերջնական ջերմաստիճանները T1 և T2: (Պատասխան՝ 3,62 կԿ, 7,24 կԿ)։

5. Սև մարմնի T ջերմաստիճանը 2 կԿ է։ Որոշել՝ 1) էներգիայի լուսավորության սպեկտրային խտությունը (r, Т) ալիքի երկարության համար  = 600 նմ; 2) էներգիայի պայծառություն Re ալիքի երկարության միջակայքում 1 = 590 նմ-ից մինչև 2 = 610 նմ: Ենթադրենք, որ այս միջակայքում մարմնի էներգիայի պայծառության միջին սպեկտրային խտությունը հավասար է  = 600 նմ ալիքի երկարության համար հայտնաբերված արժեքին: (Պատասխան՝ 30 ՄՎտ/մ2∙մմ; 600 Վտ/մ2):

5. Որոշակի մարմնի համար նրա արտանետումը զրոյական չէ միայն  ալիքի երկարության միջակայքում: Գտե՛ք մարմնի էներգիայի պայծառությունը, եթե նշված միջակայքում մարմնի արձակումը հավասար է հաստատուն արժեքի :

6. Երկրի մակերեւույթին մոտ արեւի լույսի ինտենսիվությունը կազմում է մոտ 0,1 Վտ/սմ2։ Երկրի ուղեծրի շառավիղը R3=1,5x108 կմ է։ Արեգակի շառավիղը RC=6,96x108 մ Գտե՛ք Արեգակի մակերեսի ջերմաստիճանը։

7. Ամռանը մթնոլորտով անցնող արեգակնային ճառագայթման ինտենսիվությունը մոտավորապես 130 Վտ/մ2 է։ Ինչ հեռավորության վրա պետք է կանգնել 1 կՎտ հզորությամբ էլեկտրական վառարանից, որպեսզի զգանք նույն ինտենսիվությունը ճառագայթման: Ենթադրենք, որ էլեկտրական ջեռուցիչը հավասարապես ճառագայթում է բոլոր ուղղություններով:

8. Արեգակը էներգիա է ճառագայթում 3.9.1026 Ջ/վ արագությամբ։ Որքա՞ն է արեգակնային ճառագայթման ինտենսիվությունը Երկրի մակերևույթի մոտ: Երկրից Արև հեռավորությունը 150 միլիոն կմ է։

9. Ցածր ջերմաստիճանի ֆիզիկայում լայնորեն կիրառվում են սառնագենտները՝ հեղուկ հելիումը, որի ջերմաստիճանը 4,2 Կ է, և հեղուկ ազոտը, որն ունի 77 Կ ջերմաստիճան։ Ինչ ալիքների երկարություններով է պայմանավորված այդ հեղուկներով լցված խոռոչների ջերմային ճառագայթման առավելագույն հզորությունը: Էլեկտրամագնիսական սպեկտրի ո՞ր շրջանին են պատկանում այդ ճառագայթները:

10. Որքա՞ն է 500 С ջերմաստիճանում տաքացվող մարմնի ջերմային ճառագայթման հզորությունը, որի արտանետումը 0,9 է, ճառագայթող մակերեսի մակերեսը՝ 0,5 մ2։

11. Որքա՞ն է մարդու մարմնի ջերմային ճառագայթման հզորությունը, որը գտնվում է նորմալ ջերմաստիճան 34 С? Մարմնի մակերեսը 1,8 մ2 է։

12. Որոշակի ջերմաստիճանում մարմնի ջերմային ճառագայթման հզորությունը 12 մՎտ է։ Որքա՞ն կլինի նույն մարմնի ճառագայթման հզորությունը, եթե նրա ջերմաստիճանը կրկնապատկվի:

13. Ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային հզորությունը ընկնում է 25 մկմ ալիքի երկարության վրա։ Այնուհետև մարմնի ջերմաստիճանը բարձրանում է այնպես, որ մարմնի ընդհանուր ճառագայթման հզորությունը կրկնապատկվում է: Գտեք՝ ա) մարմնի նոր ջերմաստիճան. բ) ալիքի երկարությունը, որի վրա ընկնում է ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը:

14. 100 Վտ հզորությամբ լամպը ունի վոլֆրամի թել 0,42 մմ տրամագծով և 32 սմ երկարությամբ, վոլֆրամի թելի արդյունավետ կլանումը 0,22 է։ Գտեք թելի ջերմաստիճանը:

15. Մեր Տիեզերքի արտաքին տարածությունը լցված է ֆոնային տիեզերական ճառագայթմամբ, որը մնացել է Մեծ պայթյունից: Ալիքի երկարությունը, որի վրա ընկնում է այս ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը, 1,073 մմ է։ Գտե՛ք՝ ա) այս ճառագայթման ջերմաստիճանը. բ) այս ճառագայթման հզորությունը, որն ընկնում է Երկրի վրա:

16. Որոշեք հեռավոր աստղի շառավիղը ըստ հետևյալ տվյալների՝ Երկիր հասնող այս աստղի ճառագայթման ինտենսիվությունը 1,71012 Վտ/մ2 է, հեռավորությունը դեպի աստղ՝ 11 լուսային տարի, ջերմաստիճանը աստղի մակերեսը 6600 Կ է։

17. 2500 Կ տաքացվող 10 սմ2 մակերեսը 10 վրկ-ում արձակում է 6700 Ջ, Որքա՞ն է այս մակերեսի կլանման գործակիցը։

18. 25 Վտ հզորությամբ լամպի պարույրն ունի 0,403 սմ2 մակերես։ Շիկացման ջերմաստիճանը 2177 Կ. Որքա՞ն է վոլֆրամի կլանման գործակիցը այս ջերմաստիճանում:

19. Վոլֆրամի թելիկը տաքացնում են 1 Ա հոսանք ունեցող վակուումում մինչև 1000 Կ ջերմաստիճան, ի՞նչ հոսանք պետք է անցնի թելի միջով, որպեսզի նրա ջերմաստիճանը դառնա 3000 Կ։ Անտեսեք էներգիայի կորուստները ջերմային հաղորդունակության և թելի գծային չափերի փոփոխությունների պատճառով:

20. Թերմոստատը ցանցից սպառում է 0,5 կՎտ հզորություն։ Նրա ներքին մակերեսի ջերմաստիճանը, որը որոշվում է 5 սմ տրամագծով բաց կլոր անցքի ճառագայթմամբ, 700 Կ է։ Որքա՞ն ուժ է ցրվում թերմոստատի արտաքին մակերեսով։

21. d1=0,1 մմ տրամագծով վոլֆրամի թելիկը հաջորդաբար միացված է նմանատիպ մեկ այլ թելի հետ։ Թելերը տաքացվում են վակուումում էլեկտրական հոսանքով, այնպես որ առաջին թելն ունի T1=2000 K ջերմաստիճան, իսկ երկրորդը՝ T2=3000 K: Որքա՞ն է երկրորդ թելքի տրամագիծը:

22. Դրական աղեղային խառնարանն ընդունելով որպես սև մարմին, որոշեք ճառագայթման հզորության հարաբերությունը ալիքի երկարության միջակայքում 695 նմ-ից մինչև 705 նմ ընդհանուր ճառագայթման հզորության նկատմամբ: Աղեղային խառնարանի ջերմաստիճանը 4000 Կ է։

23. Ճառագայթման հզորությունը, որը չափվում է 1=0,5 նմ ալիքի երկարության մոտ, որը համապատասխանում է ճառագայթման առավելագույնին MAX, հավասար է ճառագայթման հզորությանը 2 ալիքի երկարության մոտ =2MAX միջակայքում: Որոշեք 2 միջակայքի լայնությունը:

24. Ամբողջովին սև մարմնի T ջերմաստիճանը 2կԿ է։ Որոշեք՝ 1) ճառագայթային հոսքի սպեկտրային խտությունը r) =600 նմ ալիքի երկարության համար; 2) ճառագայթման հզորության խտությունը Re ալիքի երկարության 1=590 նմ-ից 2=610 նմ միջակայքում։ Ենթադրենք, որ ճառագայթային հոսքի միջին սպեկտրային խտությունը այս միջակայքում հավասար է =600 նմ ալիքի երկարության համար հայտնաբերված արժեքին:

25. Սիրիուսի աստղի վերին շերտերի T ջերմաստիճանը 10000 Կ է։ Որոշեք այս աստղի S = 1 կմ2 մակերեսից ճառագայթվող էներգիայի հոսքը Ф։

26. Արեգակի վերին շերտերի T ջերմաստիճանը 5300 Կ է։ Ենթադրելով, որ Արեգակը բացարձակ սև մարմին է, որոշեք՝ ա) ալիքի երկարությունը m, որը համապատասխանում է սպեկտրային ճառագայթման առավելագույն խտությանը rMAXfi) ; բ) rMAX-ի արժեքը):

27. Վոլֆրամի թելիկը տաքացվում է 1 Ա հոսանք ունեցող վակուումում մինչև 1000 Կ ջերմաստիճան, ի՞նչ հոսանք պետք է անցնի թելի միջով, որպեսզի նրա ջերմաստիճանը դառնա 3000 Կ: Վոլֆրամի կլանման գործակիցները և նրա դիմադրողականությունը, որոնք համապատասխանում են Т1 և Т2 ջերմաստիճաններին.

28. Մ=10 գ զանգվածով և S=200 սմ2 մակերեսով մարմինը, որն ունի T0=600K ջերմաստիճան, դրված է վակուումում։ Որոշեք, թե մարմինը ինչ ջերմաստիճանի դեպքում կսառչի t=30 վրկ ժամանակում, եթե մարմնի մակերեսի կլանումը =0,4, և հատուկ ջերմություն c = 350J/kg.K.

29. Գտե՛ք I արեգակնային հաստատունը, այսինքն՝ Արեգակի կողմից ուղարկված ճառագայթային էներգիայի քանակությունը միավոր ժամանակի միջով, որը գտնվում է Արեգակի ճառագայթներին ուղղահայաց և գտնվում է Արեգակից նույն հեռավորության վրա, ինչ Երկիրը: Արեգակի մակերևույթի ջերմաստիճանը T=5800 Կ. է, հեռավորությունը Երկրից Արեգակ՝ L=1,51011 մ։

30. Որոշեք, թե որքան ժամանակ է պահանջվում վակուումում դրված պղնձե գնդիկի համար, որպեսզի սառչի T1=500 K-ից մինչև T2=300 K: Գնդիկի շառավիղը R=1 սմ, մակերեսի կլանումը =0,8, պղնձի տեսակարար ջերմունակությունը c=0,39: J/g.K , պղնձի տեսակարար կշիռը =8,93 գ/սմ3։

31. Հնարավո՞ր է զգայուն մասշտաբով չափել, որը թույլ է տալիս նկատել զանգվածի փոփոխություն 10-40%-ով, վոլֆրամի կտորի (շատ հրակայուն մետաղի) զանգվածի ավելացում, երբ այն տաքացվում է 0-ից: մինչև 33000C (միջին տեսակարար ջերմային հզորությունը կարելի է համարել հավասար C=120 Ջ/կգ աստիճանի): (Պատասխան. Տաքացման ժամանակ միավոր զանգվածի հարաբերական աճը կկազմի 4.4.10-12, որը հարյուրապատիկ անգամ պակաս է չափման համար հասանելի արժեքից):

32. Բացատրի՛ր, թե ինչու չջեռուցվող սենյակում բոլոր մարմինների ջերմաստիճանը նույնն է:

33. Սև մարմնի էներգիայի պայծառությունը Re = 10 կՎտ/մ2: Որոշեք այս մարմնի էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությանը համապատասխանող ալիքի երկարությունը: (Պատասխան՝ 4,47 մկմ):

34. Որոշեք, թե ինչպես և քանի անգամ կփոխվի սև մարմնի ճառագայթման հզորությունը, եթե նրա էներգիայի լուսավորության սպեկտրային խտության առավելագույնին համապատասխանող ալիքի երկարությունը λ1 = 720 նմ-ից տեղափոխվել է λ2 = 400 նմ: (Պատասխան՝ 10,5 անգամ կավելանա)։

35. Սև մարմնի տաքացման արդյունքում էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությանը համապատասխանող ալիքի երկարությունը λ1 = 2,7 մկմ-ից տեղափոխվեց λ2 = 0,9 մկմ: Որոշեք, թե քանի անգամ է ավելացել՝ 1) մարմնի էներգիայի պայծառությունը. 2) մարմնի էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությունը. Սև մարմնի էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությունը մեծանում է rλT = CT5 օրենքի համաձայն, որտեղ C = 1.3.10-5 W/(m3.K5): (Պատասխան՝ 1) 81 անգամ; 2) 243 անգամ):

36. Որոշեք, թե որ ալիքի երկարությունը համապատասխանում է էներգիայի պայծառության (rλT)max առավելագույն սպեկտրային խտությանը, որը հավասար է 1.3.1011 (Վտ / մ2) / մ (տե՛ս խնդիրը 5.12): (Պատասխան՝ 1,83 մկմ):

37. Ենթադրելով, որ ջերմային կորուստները պայմանավորված են միայն ճառագայթմամբ, որոշեք, թե որքան հզորություն պետք է մատակարարվի d \u003d 2 սմ տրամագծով պղնձե գնդակին, որպեսզի ջերմաստիճանում միջավայրը t0 = -13 °C, որպեսզի պահպանի իր ջերմաստիճանը հավասար t = 17 °C: Վերցրեք պղնձի կլանման հզորությունը AT = 0,6: (Պատասխան՝ 0,107 Վտ):

38. Հաշվե՛ք տաք վոլֆրամի ժապավենի իրական T ջերմաստիճանը, եթե ճառագայթման պիրոմետրը ցույց է տալիս Trad = 2,5 կԿ ջերմաստիճան: Ենթադրենք, որ վոլֆրամի կլանման հզորությունը կախված չէ ճառագայթման հաճախականությունից և հավասար է a=0,35:

39. Հաշվե՛ք t=1min ժամանակի ընթացքում արձակված էներգիան ամբողջովին սև մարմնի S=l սմ2 մակերեսից, որի ջերմաստիճանը T=1000 Կ է։

40. Սև մարմինն ունի T1 = 500 Կ ջերմաստիճան: Որքա՞ն կլինի մարմնի T2 ջերմաստիճանը, եթե տաքացման արդյունքում ճառագայթման հոսքը մեծանա n = 5 անգամ:

41. Ալիքի երկարությունը, որը կազմում է ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման առավելագույն էներգիան, m=0,6 մկմ: Որոշեք մարմնի T ջերմաստիճանը:

42. Ամբողջովին սև մարմնի ջերմաստիճանը T \u003d 2 կԿ: Որոշեք m ալիքի երկարությունը, որը կազմում է ճառագայթման առավելագույն էներգիան, և էներգիայի պայծառության (r,T)max խտությունը այս ալիքի երկարության համար:

43. Որոշեք էներգիայի լուսավորության առավելագույն սպեկտրային խտությունը (r, T)max՝ հաշվարկված 1 նմ-ի վրա սև մարմնի արտանետումների սպեկտրում։ Մարմնի ջերմաստիճանը T=1 Կ.

44. Որոշե՛ք լրիվ սև մարմնի T ջերմաստիճանը և էներգիայի պայծառությունը Re, եթե ճառագայթման առավելագույն էներգիան ընկնում է m = 600 նմ ալիքի երկարության վրա։

45. Վառարանի դիտման պատուհանից արտանետվում է հոսք Fe = 4 կՋ / րոպե: Որոշեք ջեռոցի T ջերմաստիճանը, եթե պատուհանի մակերեսը S=8 սմ2 է։

46. ​​Ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման հոսքը Fe \u003d 10 կՎտ: Առավելագույն ճառագայթման էներգիան ընկնում է m=0,8 մկմ ալիքի երկարության վրա: Որոշեք ճառագայթող մակերեսի S մակերեսը:

47. Ինչպե՞ս և քանի՞ անգամ կփոխվի ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման հոսքը, եթե ճառագայթման առավելագույն էներգիան տեսանելի սպեկտրի կարմիր սահմանից (m1=780 նմ) ​​շարժվի դեպի մանուշակ (m2=390 նմ):

48. Որոշեք գորշ մարմնի կլանման a հզորությունը, որի համար ճառագայթային պիրոմետրով չափվող ջերմաստիճանը Trad = 1,4 կԿ է, մինչդեռ մարմնի իրական T ջերմաստիճանը 3,2 կԿ է։

49. Խլացուցիչ վառարանը, որը սպառում է հզորություն ^ P \u003d 1 կՎտ, ունի բացվածք S \u003d 100 սմ 2 մակերեսով: Որոշեք վառարանի պատերի կողմից ցրված հզորության  բաժինը, եթե դրա ներքին մակերեսի ջերմաստիճանը 1 կԿ է:

50. Երկրի մակերեւույթի միջին էներգիայի պայծառությունը ^ R 0,54 Ջ / (սմ2 րոպե): Որքա՞ն պետք է լինի Երկրի մակերևույթի T ջերմաստիճանը, եթե պայմանականորեն ենթադրենք, որ այն ճառագայթում է որպես գորշ մարմին a = 0,25 սևության գործակիցով։

51. Բացարձակ սև մարմինն ունի 500 Կ ջերմաստիճան, ինչքա՞ն կլինի մարմնի ջերմաստիճանը, եթե տաքացման արդյունքում ճառագայթման հոսքը մեծանա 5 անգամ: Հիմնվելով Պլանկի բանաձևի վրա՝ գրաֆիկորեն պատկերե՛ք սկզբնական և վերջնական ճառագայթման սպեկտրները։

52. Ամբողջովին սև մարմնի ջերմաստիճանը 2000 Կ է: Որոշեք ալիքի երկարությունը, որի վրա ընկնում է ճառագայթման առավելագույն էներգիայի սպեկտրը, և էներգիայի պայծառության սպեկտրային խտությունը այս ալիքի երկարության համար:

53. Որոշեք ամբողջովին սև մարմնի ջերմաստիճանը և էներգիայի պայծառությունը, եթե ճառագայթման սպեկտրի առավելագույն էներգիան ընկնում է 600 նմ ալիքի երկարության վրա:

54. Վառարանի դիտման պատուհանից արտանետվում է 4 կՋ/րոպե հոսք: Որոշեք վառարանի ջերմաստիճանը, եթե պատուհանի մակերեսը 8 սմ2 է:

55. Ամբողջովին սեւ մարմնի ճառագայթային հոսքը 10 կՎտ է, իսկ ճառագայթման սպեկտրի առավելագույնը ընկնում է 0,8 մկմ ալիքի երկարության վրա։ Որոշեք արտանետվող մակերեսի տարածքը:

56. Ինչպե՞ս և քանի՞ անգամ կփոխվի ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման հոսքը, եթե տեսանելի ճառագայթման սպեկտրի առավելագույնը սպեկտրի կարմիր եզրից 780 նմ շարժվի դեպի մանուշակագույնը՝ 390 նմ:

57. Որոշեք արեգակնային ճառագայթման ինտենսիվությունը (ճառագայթային հոսքի խտությունը) Երկրի մոտ նրա մթնոլորտից դուրս, եթե Արեգակի սպեկտրում էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությունը ընկնում է 0,5 մկմ ալիքի երկարության վրա։

58. Հաշվե՛ք օրական ճառագայթվող էներգիան (կՎտժ) տաքացուցիչի 0,5 մ2 տարածքից, որի ջերմաստիճանը 700C է: Հաշվի առեք, որ ջեռուցիչը ճառագայթում է մոխրագույն մարմնի տեսքով, որի կլանման գործակիցը 0,3 է:

59. Երկրի մակերեւույթի միջին էներգիայի պայծառությունը 0,54 Ջ / (սմ2min): Որքա՞ն է Երկրի մակերևույթի միջին ջերմաստիճանը, եթե ենթադրենք, որ այն ճառագայթում է մոխրագույն մարմնի տեսքով, որի կլանման գործակիցը 0,25 է:

60. 1 կՎտ հզորություն սպառող վառարանը ունի 100 սմ2 մակերեսով բացվածք։ Որոշեք վառարանի պատերի կողմից ցրված հզորության բաժինը, եթե դրա ներքին մակերեսի ջերմաստիճանը 1000 Կ է։

61. Երբ ամբողջովին սև մարմինը սառչում է, նրա արտանետումների սպեկտրի առավելագույնը տեղաշարժվում է 500 նմ-ով: Քանի՞ աստիճանով է մարմինը սառչել: Մարմնի սկզբնական ջերմաստիճանը 2000 Կ է։

62. 10 սմ տրամագծով գնդակի տեսքով բացարձակ սև մարմինն արտանետում է 15 կկալ/րոպե։ Գտեք գնդակի ջերմաստիճանը:

63. Բացարձակ սև մարմինն ունի փոքր անցք ունեցող խոռոչի ձև, որի տրամագիծը 1 սմ է, մարմնի տաքացումն իրականացվում է 0,1 կՎտ հզորություն սպառող էլեկտրական պարույրով։ Որոշեք անցքից բխող ճառագայթման հավասարակշռության ջերմաստիճանի արժեքը, եթե խոռոչի պատերը ցրում են հզորության 10%-ը։

64. Ի՞նչ զանգված է կորցնում Արեգակը ճառագայթման համար 1 վրկ-ում: Գնահատեք նաև այն ժամանակը, որի ընթացքում Արեգակի զանգվածը կնվազի 1%-ով։

65. Որոշեք, թե բացարձակ սև մակերևույթով 10 սմ տրամագծով գնդակը 5 ժամ հետո ճառագայթման հետևանքով ինչ ջերմաստիճանի կհովանա, եթե նրա սկզբնական ջերմաստիճանը 300 Կ է։ Գնդիկի նյութի խտությունը 104 կգ/մ3 է, ջերմությունը։ հզորությունը 0,1 կկալ է / (գ աստիճան): Անտեսեք շրջակա միջավայրի ճառագայթումը.

66. Գնահատեք տիեզերակայանի արձակած ջերմային հզորությունը, որի մակերեսը 120 մ2 է, ջերմաստիճանը` (- 500C), իսկ կլանման գործակիցը` 0,3: Անտեսեք շրջակա միջավայրի ճառագայթումը.

67. Որքա՞ն է պատուհանից ճառագայթվող հզորությունը, եթե սենյակում ջերմաստիճանը 200C է, իսկ արտաքինը 00C: Պատուհանի կլանման գործակիցը համարվում է հավասար 0,2, իսկ մակերեսը 2 մ2 է։

68. Որոշեք էլեկտրական լամպի 10 սմ երկարությամբ և 1 մմ տրամագծով թելքի վոլֆրամի շիկացման համար անհրաժեշտ հզորությունը մինչև 3000 Կ ջերմաստիճան: Անտեսեք ջերմային կորուստները ջերմահաղորդականության և կոնվեկցիայի պատճառով:

69. Վոլֆրամի թելիկը տաքացվում է 1,0 Ա հոսանք ունեցող վակուումում մինչև 1000 Կ ջերմաստիճան, ի՞նչ հոսանքի ուժգնությամբ է թելքը տաքանալու մինչև 3000 Կ ջերմաստիճան: Համապատասխան կլանման գործակիցներն են 0,115 և 0,334, իսկ դիմադրողականության ջերմաստիճանի գործակիցը ենթադրվում է 4,103 Օմ մ/դգ։

70. Որքա՞ն ջերմաստիճան է տաքանում փոքր գնդաձև մետաղական երկնաքարը արևի լույսից Երկրի մերձակայքում գտնվող արտաքին տարածության մեջ:

71. Տարբեր տրամագծերի և միևնույն նյութից պատրաստված երկու գնդիկները տաքացվում են նույն ջերմաստիճանում, այնպես որ դրանց արտանետումների սպեկտրի մի մասը գտնվում է տեսանելի տիրույթում: Գնդակները դիտորդից նույն հեռավորության վրա են: Ո՞ր գնդակը (ավելի մեծ կամ փոքր) ավելի լավ կերևա և ինչու:

72. Եթե նայեք խոռոչի ներսում, որի պատերի ջերմաստիճանը պահպանվում է մշտական, ապա ներսում ոչ մի դետալ չի երևում։ Ինչո՞ւ։

73. Բետելգեյզ - աստղ Օրիոն համաստեղության մեջ, ունի մակերեսային ջերմաստիճան արևից շատ ցածր: Այնուամենայնիվ, այս աստղը շատ ավելի շատ էներգիա է արձակում տիեզերք, քան Արեգակը: Բացատրեք, թե ինչպես կարող է լինել:

74. 100 Վտ հզորությամբ լամպը արձակում է իր էներգիայի միայն մի քանի տոկոսը տեսանելի տիրույթում: Որտե՞ղ է գնում մնացած էներգիան: Ինչպե՞ս կարելի է մեծացնել ճառագայթման էներգիան տեսանելի տիրույթում:

75. Ցանկացած մարմին, որի բացարձակ ջերմաստիճանը հավասար չէ զրոյի, էներգիա է ճառագայթում, սակայն ոչ բոլոր մարմիններն են տեսանելի մթության մեջ: Ինչո՞ւ։

76. Արդյո՞ք բոլոր տաք մարմինները ենթարկվում են օրենքին, որտեղ k գործակիցը կախված է մարմնի նյութից և ջերմաստիճանից:

77. Մարդու մարմնի ջերմային ճառագայթման հզորությունը մոտավորապես 1 կՎտ է։ Ինչո՞ւ այդ դեպքում մարդը մթության մեջ չի երևում:

78. Երկու միանման մարմիններ ունեն նույն ջերմաստիճանը, բայց նրանցից մեկը շրջապատված է ավելի սառը մարմիններով, քան մյուսը: Արդյո՞ք այս մարմինների ճառագայթային հզորությունները հավասար կլինեն այս պայմաններում:

79. Ինչու՞ է մարմնի գույնը փոխվում տաքանալիս:

80. Ինչպե՞ս կփոխվի բացարձակ սև մարմնի առավելագույն արտանետմանը համապատասխանող ալիքի երկարությունը, եթե այս մարմինը շրջապատված է բացարձակ ներծծող թաղանթով, որն ունի մարմնի մակերեսից ավելի մեծ, բայց ճառագում է նույն ուժը, ինչ մարմինը:

81. Ամբողջովին սև մարմնի ջերմաստիճանը կրկնապատկվել է. Քանի՞ անգամ է աճել նրա էներգիայի պայծառությունը:

82. Ինչո՞ւ են տների չլուսավորված պատուհանները մեզ ցերեկը մութ թվում, թեև տների սենյակներում լույս է։

83. Քանի՞ անգամ կփոխվի ամբողջովին սև մարմնի էներգիայի պայծառությունը, եթե նրա ջերմաստիճանը կրկնապատկվի:

84. Քանի՞ անգամ կփոխվի ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման հզորությունը, եթե նրա մակերեսը կրկնապատկվի:

85. Ալիքի երկարությունը, որը կազմում է ամբողջովին սև մարմնի առավելագույն արտանետումը, կրկնակի կրճատվել է: Ինչպե՞ս կփոխվի ճառագայթման ալիքի երկարությունից արտանետման կախվածությունը նկարագրող կորով սահմանափակված տարածքը այս դեպքում: Այս տարածքը. ա) կնվազի. բ) բարձրացնել. Քանի անգամ?

86. Ինչպե՞ս կփոխվի բացարձակ սև մարմնի ճառագայթման էներգիայի ընդհանուր քանակը, եթե նրա կեսը երկու անգամ սառեցվի, իսկ երկրորդ կեսի ջերմաստիճանը կրճատվի կիսով չափ:

87. Սև մարմինը տաքացվում է մինչև T = 1000 Կ ջերմաստիճան: Ո՞ր ալիքի երկարության վրա է առավելագույն ճառագայթման հզորությունը:

88. Սև մարմինը տաքացվում է մինչև T = 1000 Կ ջերմաստիճան, ո՞ր հաճախականությամբ է ճառագայթման հզորությունը առավելագույնը:

89. R = 1 սմ շառավղով գունդը տաքացվում է մինչև T = 1000 Կ ջերմաստիճան: Գնդիկի ճառագայթումը համարելով սև, որոշեք այս գնդակի տարածության ընդհանուր հզորությունը:

90. R = 1 սմ շառավղով բարակ սկավառակը տաքացվում է մինչև T = 1000 Կ ջերմաստիճան: Ենթադրելով, որ սկավառակի ճառագայթումը սև է, որոշեք այս սկավառակի տարածություն տարածող ընդհանուր հզորությունը:

91. R = 1 սմ շառավղով գունդը տաքացվում է մինչև T = 1000 Կ ջերմաստիճան: Ենթադրելով, որ գնդակի ճառագայթումը սև է, որոշեք, թե ինչ հզորություն է կլանելու նույն գնդակը, որը գտնվում է l = 10 մ հեռավորության վրա: տաքացվողից։

92. R = 1 սմ շառավղով բարակ սկավառակը տաքացվում է մինչև T = 1000 Կ ջերմաստիճան: Սկավառակի ճառագայթումը համարելով սև, որոշեք, թե որքան հզորություն կկլանի նույն սկավառակը, որը գտնվում է l = հեռավորության վրա: Տաքացվողից 10 մ հեռավորության վրա, որպեսզի դրանց առանցքները համընկնեն, իսկ հարթությունները զուգահեռ լինեն։

93. Արեգակը և Երկիրը համարելով բացարձակ սև մարմիններ, որոշեք, թե ինչ ջերմաստիճանի է Երկիրը տաքանալու արևի լույսի ազդեցության տակ: Արեգակի մակերեսի ջերմաստիճանը ենթադրվում է Т=6000 Կ, Արեգակից Երկիր հեռավորությունը՝ L=1,51011 մ, Արեգակի շառավիղը՝ RC= 7108մ։ Երկրի շառավիղ RЗ=6,4106 մ. երկրագնդի մթնոլորտըանտեսում.

94. Մթնոլորտի վերին շերտերում արեգակնային ճառագայթման ինտենսիվությունը 1,37103 Վտ/մ2 է։ Անտեսելով մթնոլորտի ազդեցությունը և ենթադրելով, որ Երկիրը ճառագայթում է որպես ամբողջովին սև մարմին, որոշեք այն ջերմաստիճանը, որով Երկիրը տաքանալու է արեգակնային ճառագայթման ազդեցության տակ:

95. 1983 թվականին արբանյակի վրա տեղադրված ինֆրակարմիր աստղադիտակը Վեգա աստղի շուրջ հայտնաբերել է պինդ մասնիկների ամպ, որի առավելագույն ճառագայթման հզորությունը եղել է 32 միկրոն ալիքի երկարության վրա։ Ամպի ճառագայթումը սև համարելով՝ որոշեք նրա ջերմաստիճանը։

96. Հաշվե՛ք ալիքի երկարությունը, որը հաշվի է առնում ճառագայթման առավելագույն հզորությունը և որոշել էլեկտրամագնիսական սպեկտրի տարածքը. ա) 2,7 Կ ջերմաստիճան ունեցող ֆոնային տիեզերական ճառագայթման համար. բ) 34 С ջերմաստիճան ունեցող մարդու մարմին. գ) էլեկտրական լամպ, որի վոլֆրամի թելիկը տաքացվում է մինչև 1800K. դ) Արեգակը, որի մակերեսի ջերմաստիճանը 5800 Կ է. ե) ջերմամիջուկային պայթյուն, որը տեղի է ունենում 107K ջերմաստիճանում. զ) Տիեզերքը Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո 1038 Կ ջերմաստիճանում:

97. Ի՞նչ հաճախականությամբ պետք է կարգավորվի ռադիոաստղադիտակի ընդունիչ շղթան, որպեսզի հայտնաբերի ֆոնային տիեզերական ճառագայթումը, որի ջերմաստիճանը 2,7K է:

98. Խոռոչում, որի պատերը տաքացվում են մինչև 1900K ջերմաստիճան, փորվում է 1 մմ տրամագծով փոքր փոս։ Որքա՞ն կլինի ճառագայթման էներգիայի հոսքը այս անցքով:

99. Լույսի լամպում վոլֆրամի թելի ջերմաստիճանը սովորաբար մոտ 3200 Կ է: Ենթադրենք, որ թելիկը ճառագայթում է բացարձակ սև մարմնի տեսքով, որոշեք այն հաճախականությունը, որով ընկնում է ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային հզորությունը:

100. Լամպի մեջ վոլֆրամի թելի ջերմաստիճանը սովորաբար մոտ 3200 Կ է։ Ենթադրելով, որ թելիկը ճառագայթում է ամբողջովին սև մարմնի տեսքով, որոշեք լամպի ճառագայթման հզորությունը։ Վոլֆրամի թելի տրամագիծը 0,08 մմ է, երկարությունը՝ 5 սմ։

101. Վառարանը, որի ներսում ջերմաստիճանը 215 С է, գտնվում է մի սենյակում, որտեղ պահպանվում է 26,2 С մշտական ​​ջերմաստիճան։ Վառարանում 5,2 սմ2 մակերեսով փոքրիկ անցք է արվել։ Որքա՞ն է այս անցքի ճառագայթման հզորությունը:

102. 100 Վտ հզորությամբ լամպի պարույրը վոլֆրամի թել է՝ 0,28 մմ տրամագծով և 1,8 մ երկարությամբ, պարույրի ճառագայթումը համարելով սև՝ հաշվարկեք՝ ա) թելի աշխատանքային ջերմաստիճանը. բ) ժամանակը, որից հետո լամպը անջատելուց հետո թելը կսառչի մինչև 500 С: Վոլֆրամի տեսակարար կշիռը 19,3 գ/սմ3 է, ջերմունակությունը՝ 0,134 Ջ/գ С։

103. Ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրային խտությունը 400 նմ ալիքի երկարության վրա 3,5 անգամ մեծ է 200 նմ ալիքի երկարությունից: Որոշեք մարմնի ջերմաստիճանը.

104. Ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրային խտությունը 400 նմ ալիքի երկարության վրա 3,5 անգամ փոքր է 200 նմ ալիքի երկարությունից: Որոշեք մարմնի ջերմաստիճանը.

105. Ամբողջությամբ սև մարմնի ճառագայթման հզորությունը P = 100 կՎտ. Որքա՞ն է մարմնի ճառագայթման մակերեսի մակերեսը, եթե ալիքի երկարությունը, որի վրա ճառագայթման առավելագույն ընկնում է, 700 նմ է:

106. Մարմնի ջերմաստիճանի փոփոխության պատճառով նրա սպեկտրային էներգիայի պայծառության առավելագույնը =2,5 մկմ ալիքի երկարությունից տեղափոխվել է =0,125 միկրոն։ Ենթադրելով, որ մարմինը բացարձակ սև է, որոշեք, թե քանի անգամ է փոխվել. ա) մարմնի ջերմաստիճանը. բ) սպեկտրային էներգիայի պայծառության առավելագույն արժեքը. գ) ինտեգրված էներգիայի պայծառություն:

107. Բացարձակ սև մարմնի սպեկտրային էներգիայի առավելագույն պայծառությունը (]max=4,16х1011 Վտ/մ2): Ինչ ալիքի երկարություն է դա:

108. Հաշվե՛ք 500 նմ ալիքի երկարության համար 3000 Կ տաքացված սև մարմնի սպեկտրային էներգիայի պայծառությունը։

109. Որոշե՛ք սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրային հզորությունների արժեքները հետևյալ ալիքների երկարությունների համար՝ =MAX, =0,75MAX, =0,5MAX, =0,25: Մարմնի ջերմաստիճանը 3000 Կ.

110. R = 10 սմ շառավղով գնդակի ճառագայթման հզորությունը P որոշակի հաստատուն ջերմաստիճանում T հավասար է 1 կՎտ. Գտե՛ք այս ջերմաստիճանը՝ գնդակը դիտարկելով որպես գորշ մարմին՝ կլանման =0,25 գործակցով։

111. Ջերմային ճառագայթման երկու բացարձակ սեւ աղբյուր կա. Դրանցից մեկի ջերմաստիճանը T1=2500 Կ է: Գտե՛ք մյուս աղբյուրի ջերմաստիճանը, եթե դրա արտանետման առավելագույնին համապատասխանող ալիքի երկարությունը =0,50 մկմ մեծ է առաջին աղբյուրի արձակման առավելագույնին համապատասխանող ալիքի երկարությունից: .

112. Որքա՞ն էներգիա է արձակում Արեգակը 1 րոպեում։ Արեգակի ճառագայթումը մոտ է համարվում ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթմանը։ Արեգակի մակերեսի ջերմաստիճանը հավասար է 58000 Կ-ի: Արեգակի շառավիղը Rc=7,108 մ է:

113. Բացարձակ սև մարմինը գտնվում է T1=29000K ջերմաստիճանում։ Այս մարմնի սառեցման արդյունքում ալիքի երկարությունը, որով պայմանավորված է էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությունը, փոխվել է =9 մկմ-ով։ Ի՞նչ ջերմաստիճանի դեպքում է մարմինը սառչել T2:

114. Գնդիկի տեսքով արբանյակը Երկրի շուրջը շարժվում է այնպիսի բարձրության վրա, որ արևի լույսի կլանումը կարելի է անտեսել: Արբանյակի տրամագիծը d=40 մ է, ենթադրելով, որ արբանյակի մակերեսն ամբողջությամբ արտացոլում է լույսը, որոշեք արբանյակի վրա արևի լույսի ճնշման F ուժը։ Արեգակի շառավիղը Rc=7108մ. Հեռավորությունը Երկրից Արեգակ L=1.5.1011մ է։ Արեգակի մակերեսի ջերմաստիճանը T=60000K.

115. Բացարձակ սև մարմնի ջերմաստիճանի բարձրացմամբ նրա ինտեգրալ էներգիայի պայծառությունն ավելացել է 5 անգամ։ Քանի՞ անգամ է փոխվել ալիքի երկարությունը, որը կազմում է ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը:

116. Ամբողջությամբ սեւ մարմնի ճառագայթման հզորությունը 34 կՎտ է։ Գտե՛ք այս մարմնի ջերմաստիճանը, եթե հայտնի է, որ նրա մակերեսը 0,6 մ2 է։

117. Գտե՛ք, թե բացարձակ սև մարմինը 1 րոպեում որքան էներգիա է արձակում 10 սմ2 մակերեսից, եթե հայտնի է, որ նրա էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությունը ընկնում է 4840 Ա ալիքի երկարության վրա։

118. Գտե՛ք վառարանի ջերմաստիճանը, եթե հայտնի է, որ դրա 6,1 սմ2 չափի անցքից ճառագայթում է 1 րոպեում 50 Ջ. Դիտարկենք ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթմանը մոտ ճառագայթումը։

119. Որոշե՛ք T ջերմաստիճանը, որի դեպքում լրիվ սև մարմնի էներգիայի պայծառությունը R-ն 10 կՎտ/մ2 է։

120. Արեգակի ճառագայթումն իր սպեկտրային կազմով մոտ է բացարձակ սև մարմնի ճառագայթմանը, որի առավելագույն արտանետումը ընկնում է 0,48 մկմ ալիքի երկարության վրա։ Գտեք Արեգակի մակերեսի ջերմաստիճանը:

121. Որոշե՛ք լրիվ սև մարմնի ճառագայթման հզորության R/R հարաբերական աճը՝ նրա ջերմաստիճանի 1%-ով բարձրացմամբ։

122. Որոշե՛ք ժամանակի ընթացքում t=1 րոպե ճառագայթվող W էներգիան հալման վառարանի S=8 սմ2 մակերեսով դիտման պատուհանից, եթե դրա ջերմաստիճանը T=1200K է։

123. Որոշե՛ք լրիվ սև մարմնի T ջերմաստիճանը, որի դեպքում ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը rMAX է); ընկնում է տեսանելի սպեկտրի կարմիր սահմանին (1=750 նմ):

124. Երկրի մակերեւույթից 1 սմ2 ճառագայթման արդյունքում կորցրած էներգիայի միջին արժեքը 1 րոպեի ընթացքում 5,4x10-8 Ջ է, ի՞նչ ջերմաստիճան պետք է ունենա նույն քանակությամբ էներգիա արձակող բացարձակ սև մարմինը:

125. Փոփոխական հոսանքով սնվող 15 Վտ լամպի մազի ջերմաստիճանը տատանվում է այնպես, որ վոլֆրամի թելի շիկացման ամենաբարձր և ամենացածր ջերմաստիճանների միջև տարբերությունը 80 ° C է: Քանի անգամ է փոխվում ընդհանուր ճառագայթման հզորությունը ջերմաստիճանի պատճառով: տատանումներ, եթե դրա միջին արժեքը 2300K է: Ընդունեք, որ վոլֆրամը ճառագայթում է որպես սև մարմին:

126. Մուֆլային վառարանը սպառում է հզորություն P = 0,5 կՎտ: d = 5 սմ տրամագծով բաց անցք ունեցող նրա ներքին մակերեսի ջերմաստիճանը 700 C է: Էլեկտրաէներգիայի սպառման ո՞ր մասն է ցրվում պատերով:

127. Ռադիոխողովակների շահագործման ժամանակ անոդը տաքացվում է էլեկտրոններով ռմբակոծվելու պատճառով: Ենթադրելով, որ անոդը էներգիա է ցրում միայն ճառագայթման տեսքով, որոշեք անոդի թույլատրելի հոսանքը 40 Վ լարման տակ աշխատող լամպի մեջ: Նիկելի անոդն ունի 4 սմ երկարությամբ և 1 սմ տրամագծով գլանի ձև: Թույլատրելի ջերմաստիճանը որին կարելի է տաքացնել անոդը 1000K: Այս ջերմաստիճանում նիկելն արձակում է սև մարմնի ճառագայթման ուժի միայն 20%-ը։

128. 2 մ2 մակերեսով վանդակաճաղը շրջապատված է երկաթե պատերով։ Քանդակի վրա ածխի ջերմաստիճանը 1300K է, պատերինը՝ 600K։ Ածխի և օքսիդացված երկաթի կլանման գործակիցները կարելի է հավասար համարել 0,9-ի։ Հաշվեք 1 ժամվա ընթացքում վանդակաճաղից պատերին ճառագայթման միջոցով փոխանցվող ջերմության քանակը։

129. Ներսում Արեգակնային համակարգԱրեգակից նույն հեռավորության վրա, ինչ Երկիրը, կա գնդաձև մասնիկ: Ենթադրենք, որ Արևը ճառագայթում է որպես բացարձակ սև մարմին, որի ջերմաստիճանը 6000K է, և որ մասնիկի ջերմաստիճանը բոլոր կետերում նույնն է, որոշեք նրա ջերմաստիճանը, եթե մասնիկը ունի գորշ մարմնի հատկություններ: Արեգակից Երկիր հեռավորությունը L=1,51011 մ է Արեգակի շառավիղը՝ RC= 7108 մ։

130. Արեգակնային համակարգի ներսում, Արեգակից նույն հեռավորության վրա, ինչ Երկիրը, կա գնդաձեւ մասնիկ: Ենթադրենք, որ Արևը ճառագայթում է որպես բացարձակ սև մարմին 6000 Կ ջերմաստիճանով, և որ մասնիկի ջերմաստիճանն իր բոլոր կետերում նույնն է, որոշեք նրա ջերմաստիճանը, եթե մասնիկը կլանում և արձակում է միայն 500 նմ ալիքի երկարությամբ ճառագայթներ։ Արեգակից Երկիր հեռավորությունը L=1,51011 մ է։

131. Արեգակնային համակարգի ներսում, Արեգակից նույն հեռավորության վրա, ինչ Երկիրը, կա գնդաձեւ մասնիկ: Ենթադրենք, որ Արևը ճառագայթում է որպես բացարձակ սև մարմին 6000 Կ ջերմաստիճանով, և որ մասնիկի ջերմաստիճանն իր բոլոր կետերում նույնն է, որոշեք նրա ջերմաստիճանը, եթե մասնիկը կլանում և արձակում է միայն 5 մկմ ալիքի երկարությամբ ճառագայթներ։ Արեգակից Երկիր հեռավորությունը L=1,51011 մ է։

132. Անցնելով աֆելիոն՝ Երկիրը Արեգակից 3,3%-ով ավելի հեռու է, քան այն ժամանակ, երբ այն անցնում է պերիհելիոնով: Երկիրը որպես մոխրագույն մարմին, որի միջին ջերմաստիճանը 288 Կ է, որոշեք ջերմաստիճանի տարբերությունը, որն ունի երկիրը աֆելիոնում և պերիհելիոնում:

133. Լամպի մեջ d = 0,05 սմ տրամագծով վոլֆրամի թելիկը շահագործման ընթացքում տաքանում է մինչև T1 = 2700 Կ ջերմաստիճան: Հոսանքն անջատելուց հետո որքա՞ն ժամանակ կնվազի թելքի ջերմաստիճանը մինչև T2 = 600: Կ. Հաշվարկելիս ենթադրենք, որ թելիկը ճառագայթում է մոխրագույն մարմնի տեսքով՝ 0,3 կլանման գործակիցով: Վոլֆրամի տեսակարար կշիռը 19,3 գ/սմ3 է, իսկ ջերմունակությունը՝ 0,134 Ջ/գ C։

134. 25 Վտ հզորություն սպառող էլեկտրական լամպը փակված է թղթե լուսամփոփի մեջ՝ ունենալով R \u003d 15 սմ շառավղով գնդակի ձև: Ի՞նչ ջերմաստիճանի է տաքանալու լուսամփոփը: Հաշվի առեք, որ լամպի սպառած ողջ էներգիան անցնում է ճառագայթման, իսկ լուսամփոփը ճառագայթում է որպես մոխրագույն մարմին:

135. Էլեկտրական լամպը, որը սպառում է 100 վտ հզորություն, պարփակված է թղթե լուսամփոփի մեջ՝ շառավղով գնդիկի տեսքով: Որքա՞ն պետք է լինի լուսամփոփի նվազագույն շառավիղը, որպեսզի թուղթը չայրվի: Հաշվի առեք, որ լամպի սպառած ողջ էներգիան անցնում է ճառագայթման, իսկ լուսամփոփը ճառագայթում է որպես մոխրագույն մարմին: Թղթի բռնկման ջերմաստիճանը 250°C է:

136. Որոշե՛ք բացարձակ սև մարմնի մակերևույթի 1 սմ2 ճառագայթման հզորությունը առավելագույն ճառագայթմանը համապատասխանող ալիքի երկարությունից տարբերվող ալիքի երկարությունների համար 1%-ով։ Մարմնի ջերմաստիճանը 2000K է:

137. Որոշե՛ք ամբողջովին սև մարմնի մակերևույթի 1 սմ2 ճառագայթման հզորությունների հարաբերակցությունը 695 մկմ-ից մինչև 705 միկրոն (կարմիր մակերես) և 395 միկրոնից մինչև 405 մկմ (հատված) ալիքի երկարության միջակայքում. մանուշակագույն) Մարմնի ջերմաստիճանը 4000K է:

138. Արեգակի ճառագայթները հավաքվում են d=3 սմ տրամագծով ոսպնյակի միջոցով խոռոչի մի փոքրիկ անցքի վրա, որի պատերը ներսից սեւացել են, իսկ դրսից՝ փայլուն։ Խոռոչի բացվածքը գտնվում է ոսպնյակի կիզակետում։ Որոշեք ջերմաստիճանը խոռոչի ներսում: Ենթադրենք, որ մթնոլորտով անցնող արեգակնային ճառագայթման ինտենսիվությունը մոտավորապես 130 Վտ/մ2 է։

139. Կան երկու սև արտանետիչներ T1=1000K և T2=500K ջերմաստիճաններով։ Ինչի՞ն է հավասար՝ ա) max,1 / max,2 ալիքների երկարությունների հարաբերակցությունը, որը կազմում է առավելագույնը արտանետումների սպեկտրում. բ) երկու մարմինների առավելագույն արտանետման հարաբերակցությունը rmax1,T1)/rmax2,T2). Մեկ գրաֆիկի վրա ցույց տվեք երկու արտանետիչների համար r,T որակական կախվածությունը:

140. Բացարձակ սև մարմնի T թերմոդինամիկական ջերմաստիճանի 2 գործակցով աճի դեպքում m ալիքի երկարությունը, որը կազմում է ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը, փոխվում է =400 նմ-ով: Որոշեք սկզբնական և վերջնական ջերմաստիճանները T1 և T2:

141. Արեգակի և Վեներա և Երկիր մոլորակների միջև հեռավորությունը համապատասխանաբար RВ=1,1х108 կմ, RЗ=1,5х108 կմ է։ Երկիրը և Վեներան դիտարկելով որպես բացարձակ սև մարմիններ՝ զուրկ մթնոլորտից, որոշեք, թե ինչ ջերմաստիճանի դեպքում Վեներան կտաքանա արևի լույսի ազդեցության տակ, եթե Երկիրը տաքանա մինչև 20°C:

142. Արեգակի ճառագայթումն իր սպեկտրային կազմով մոտ է բացարձակ սև մարմնի ճառագայթմանը, որի առավելագույն արտանետումը ընկնում է =0,48 մկմ ալիքի երկարության վրա։ Գտե՛ք այն զանգվածը, որը Արեգակը կորցնում է ամեն վայրկյան ճառագայթման պատճառով: Գնահատեք Արեգակի զանգվածի 1%-ով պակասելու ժամանակը։

143. Որոշեք ալիքի երկարությունը, որը կազմում է ամբողջովին սև մարմնի արձակման առավելագույն արժեքը, որը հավասար է 6,1011 Վտ/մ3:

144. Սև մակերեսով թիթեղը դրված է թափանցող ճառագայթներին ուղղահայաց վակուումում։ Որոշեք ափսեի մակերեսի 1 սմ2-ի կողմից 1 րոպեում կլանված E էներգիան, եթե ափսեի մակերեսի ջերմաստիճանը սահմանված է 500K:

145. Բևեռային աստղի և Սիրիուս աստղի ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությանը համապատասխանող ալիքի երկարությունը համապատասխանաբար հավասար են՝ П=0,35 մկմ, С=0,29 մկմ։ Հաշվե՛ք այս աստղերի մակերեսների ջերմաստիճանը և դրանց ինտեգրալ և սպեկտրային (առավելագույն դեպքում) ճառագայթման հարաբերակցությունը այս աստղերի միավոր մակերեսից՝ համարելով դրանք բացարձակ սև մարմիններ։

146. Լամպի մեջ վոլֆրամի պարույրի տրամագիծը d=0.3 մմ է, պարույրի երկարությունը l=5 սմ։127 Վ լարման դեպքում լամպով հոսում է 0.31 Ա հոսանք։Որքա՞ն է ջերմաստիճանը։ պարույրի, եթե էներգիան կորչում է միայն ջերմային ճառագայթման պատճառով: Վոլֆրամի կլանման գործակիցը Т=Т, որտեղ .

147. Հաշվե՛ք վակուումում գտնվող և 1,4103 Վտ/մ2 ճառագայթման էներգիայի հոսքին ուղղահայաց բացարձակ սև թիթեղի կայուն ջերմաստիճանը։ Որոշեք, թե ինչ ալիքի երկարությամբ է պայմանավորված ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը հայտնաբերված ջերմաստիճանում:

148. Եթե Արեգակը բացարձակ սև մարմին է, գտե՛ք Արեգակի զանգվածի նվազումը 1 տարում ճառագայթման պատճառով։ Վերցրեք Արեգակի մակերեսի ջերմաստիճանը, որը հավասար է 5800 Կ-ի:

149. Գտե՛ք լրիվ սև մարմնի արձակման առավելագույն արժեքը, եթե այն համապատասխանում է =1,45 մկմ ալիքի երկարությանը։

150. Բացարձակ սև մարմնի ջերմաստիճանը T1=500 K-ից բարձրացել է T2=1500 K: Քանի՞ անգամ է սա փոխվել. բ) էներգիայի պայծառություն; գ) արտանետման առավելագույն արժեքը. դ) ալիքի երկարությունը, որի վրա ընկնում է ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը. ե) հաճախականությունը, որով ընկնում է ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը.

151. Հաշվե՛ք տաք վոլֆրամի պարույրի իրական T ջերմաստիճանը, եթե ճառագայթման պիրոմետրը ցույց է տալիս TR=2500 Կ ջերմաստիճան։Վոլֆրամի կլանման գործակիցը կախված չէ հաճախականությունից և հավասար է =0,35։

152. Հաշվե՛ք տաք վոլֆրամի կծիկի իրական T ջերմաստիճանը, եթե ճառագայթման պիրոմետրը ցույց է տալիս TR=2500 K ջերմաստիճան: Վոլֆրամի կլանման գործակիցը T=T, որտեղ ..

153. Արեգակնային համակարգի ներսում, Արեգակից նույն հեռավորության վրա, ինչ Երկիրը, կա R = 0,1 մ շառավղով փոքր հարթ սկավառակ, Սկավառակը դիտարկելով որպես բացարձակ սև մարմին և ենթադրելով, որ Արևը ճառագայթում է բացարձակապես. սև մարմին 6000 Կ ջերմաստիճանով, որոշեք սկավառակի ջերմաստիճանը: Արեգակից Երկիր հեռավորությունը L=1.5.1011 մ է։

154. Ամբողջովին սև մարմնի ջերմաստիճանը 2000 Կ է։ Գնահատե՛ք, թե ճառագայթվող էներգիայի հոսքի ինչ մասնաբաժինն է ընկնում սպեկտրի տեսանելի մասի վրա (400 նմ–ից մինչև 700 նմ)։

155. Որքա՞ն կնվազի Երկրի ջերմաստիճանը 100 տարում, եթե արևային էներգիան դադարի հոսել Երկիր: Երկրի շառավիղը 6400 կմ է; տեսակարար ջերմային հզորություն 200 Ջ/կգԿ, խտությունը 5500 կգ/մ3; մակերեսի միջին ջերմաստիճանը 280 Կ, կլանման գործակիցը 0,8։

156. Բացարձակ սև մարմնի էներգիայի պայծառությունը 3 Վտ/սմ2 է։ Որոշեք մարմնի ջերմաստիճանը և ալիքի երկարությունը, որի վրա ընկնում է մարմնի առավելագույն արտանետումը:

157. Քանի՞ ժամից հետո Արեգակի զանգվածը կկրճատվի ջերմային ճառագայթման պատճառով, եթե նրա հզորությունը մնար հաստատուն: Արեգակի մակերևույթի ջերմաստիճանը հավասար է 5800K, իսկ Արևը համարվում է բացարձակ սև մարմին։

158. Քանի՞ անգամ կփոխվի բացարձակ սև մարմնի էներգիայի պայծառությունը =5 մկմ ալիքի երկարությունների փոքր միջակայքում՝ մարմնի ջերմաստիճանի 1000K-ից մինչև 2000K բարձրացմամբ:

159. Բացարձակ սև մարմինն ունի 2000 Կ ջերմաստիճան: Ի՞նչ ջերմաստիճանի է սառչել մարմինը և որքանո՞վ է փոխվել մարմնի արձակման առավելագույն արժեքը, եթե ալիքի երկարությունը, որը կազմում է առավելագույն արտանետումը, փոխվել է 9 միկրոնով:

160. d = 1,5 սմ տրամագծով գնդիկ, որը տաքացվում էր մինչև T0 = 300 Կ ջերմաստիճան, դրվում էր անոթի մեջ, որտեղից օդը տարհանվում էր։ Անոթի ջերմաստիճանը պահպանվում է 77 Կ. Եթե գնդակի մակերեսը բացարձակ սև է, գտե՛ք, թե որ ժամանակից հետո նրա ջերմաստիճանը կնվազի կիսով չափ: Գնդիկի նյութի խտությունը 700 կգ/մ3, ջերմային հզորությունը C=300 Ջ/կգԿ։

161. Գտե՛ք 25 Վտ շիկացած լամպի վոլֆրամի թելի ջերմաստիճանը, եթե թելքի ճառագայթող մակերեսը S=0,4 սմ2 է, իսկ վոլֆրամի կլանման գործակիցը՝ T=T, որտեղ   K.

162. U=2 V լարման համար նախատեսված շիկացած լամպի մազը ունի l=10 սմ երկարություն և d=0,03 մմ տրամագիծ։ Ենթադրելով, որ մազերը ճառագայթում են որպես բացարձակ սև մարմին, որոշեք թելի ջերմաստիճանը և ալիքի երկարությունը, որով ընկնում է ճառագայթման սպեկտրի առավելագույնը: Մազերի նյութի տեսակարար դիմադրություն =5,510 Օմ. Անտեսեք ջերմային հաղորդման պատճառով կորուստները:

163. Որոշե՛ք լրիվ սև մարմնի էներգիայի պայծառությունը սպեկտրի տեսանելի մասին համապատասխանող ալիքի երկարության միջակայքում (0,4 մկմ-ից մինչև 0,8 մկմ): Մարմնի ջերմաստիճանը 1000 Կ է: Ենթադրենք, որ այս միջակայքում ճառագայթման սպեկտրային խտությունը կախված չէ ալիքի երկարությունից և հավասար է դրա արժեքին =0,6 մկմ:

164. Որոշե՛ք գորշ T մարմնի ներծծող հզորությունը, որի համար ճառագայթային պիրոմետրով չափվող ջերմաստիճանը T=1400 K է, իսկ իրական ջերմաստիճանը՝ T=3200 K։

165. Ի՞նչ հզորություն պետք է տրվի 4 սմ շառավղով կապարե գնդին՝ t1=27 C ջերմաստիճանում պահպանելու համար, եթե շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը t2=23 C է։ Կապարի կլանման հզորությունը 0,6 է։ Ենթադրենք, որ էներգիան կորչում է միայն ճառագայթման պատճառով:

166. Լույսի լամպի և ֆոտոսելի միջև տեղադրվում է լուսային զտիչ, որը ճառագայթում է փոխանցում ալիքի երկարության 0,99 միկրոնից մինչև 1,01 մկմ: Լույսի լամպի կծիկի ջերմաստիճանում, որը հավասար է 1500 Կ-ի, ֆոտոցելի միջոցով հոսանքը 20 մԱ է: Ենթադրելով, որ ֆոտոբջիջի միջով հոսանքը համաչափ է դրա վրա ընկած ճառագայթման ուժին, որոշեք, թե քանի անգամ կփոխվի այս հոսանքը, եթե լամպի պարույրի ջերմաստիճանը բարձրացվի մինչև 2000 Կ:

167. Գնահատե՛ք, թե 100 վտ հզորությամբ լամպի հզորության որ մասն է ընկնում սպեկտրի տեսանելի մասի վրա (400 նմ-ից մինչև 700 նմ): Վերցրեք լամպի թելի ջերմաստիճանը, որը հավասար է 2500 Կ-ի և ենթադրեք, որ լամպը ճառագայթում է ամբողջովին սև մարմնի տեսքով:

168. Ձեր աչքի ներսում էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը բաղկացած է երկու բաղադրիչից՝ ա) սև ճառագայթում 310 Կ ջերմաստիճանում և բ) տեսանելի լույս՝ ֆոտոնների տեսքով, որը աչք է մտնում աշակերտի միջով։ Գնահատեք՝ ա) աչքի սև ճառագայթման ընդհանուր էներգիան. բ) աչքի տեսանելի ճառագայթման էներգիան, որը գալիս է 100 Վտ հզորությամբ լամպից, եթե դուք գտնվում եք նրանից 2 մետր հեռավորության վրա։ Աշակերտի մակերեսը S=0,1 սմ2 է, ակնագնդի տրամագիծը՝ d=3 սմ Լամպը տեսանելի տիրույթում արձակում է իր հզորության միայն 2%-ը (400 նմ-ից մինչև 700 նմ):

169. Հաշվեք ռադիոհեռախոսի թույլատրելի տեւողությունը հաղորդիչի ռեժիմում, եթե մարդու գլխի կենսաբանական հյուսվածքների վրա առավելագույն թույլատրելի էներգիայի բեռը 900 ՄՀց հաճախականությամբ 2 Վտ է: ժամ/մ2: Ռադիոհեռախոսի ճառագայթային հզորությունը Р=0,5 Վտ. Ռադիոհեռախոսի ալեհավաքից մինչև գլխիկ նվազագույն հեռավորությունը r=5 սմ է, ենթադրենք, որ ալեհավաքը բոլոր ուղղություններով միատեսակ ճառագայթում է:

170. Բացատրի՛ր, թե ինչու բաց պատուհաններփողոցների կողմից տները սև են երևում։

171. Բաց ֆոնի վրա ճենապակյա թեյի բաժակն ունի մուգ նախշ: Բացատրեք, թե ինչու, եթե այս բաժակը արագ հանվում է ջեռոցից, որտեղ այն տաքացրել են մինչև բարձր ջերմաստիճան, և դիտում են մթության մեջ, ապա մուգ ֆոնի վրա նկատվում է բաց նախշ:

172. Կան երկու միանման ալյումինե թեյնիկ, որոնցում նույն քանակությամբ ջուր է տաքացվում մինչև նույն ջերմաստիճանը: Մի թեյնիկը մուր է, իսկ մյուսը՝ մաքուր։ Բացատրեք, թե որ թեյնիկն ավելի արագ կսառչի և ինչու:

173. Որոշի՛ր, թե քանի անգամ է անհրաժեշտ սեւ մարմնի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանը նվազեցնել, որպեսզի նրա էներգետիկ պայծառությունը Re-ն թուլանա 16 անգամ։ (Պատասխան՝ 2 անգամ):

174. 30 սմ2 բաց անցք ունեցող մուֆլե վառարանի ներքին մակերեսի ջերմաստիճանը 1,3 կԿ է: Ենթադրելով, որ վառարանի բացվածքը ճառագայթում է որպես սև մարմին, որոշեք, թե հզորության որ մասն է ցրվում պատերի կողմից, եթե վառարանի կողմից սպառվող հզորությունը 1,5 կՎտ է: (Պատասխան՝ 0.676):

175. Սև մարմինը գտնվում է T1 = 3 կԿ ջերմաստիճանում: Երբ մարմինը սառչում է, էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությանը համապատասխանող ալիքի երկարությունը փոխվում է Δλ = 8 մկմ: Որոշեք T2 ջերմաստիճանը, որով մարմինը սառչել է: (Պատասխան՝ 323 Կ)։

176. Սև մարմինը տաքացվել է T1 = 600 Կ ջերմաստիճանից մինչև T2 = 2400 Կ։ Որոշի՛ր՝ 1) քանի անգամ է աճել նրա էներգիայի պայծառությունը. 2) ինչպես է փոխվել էներգիայի լուսավորության առավելագույն սպեկտրային խտությանը համապատասխանող ալիքի երկարությունը: (Պատասխան՝ 1) 256 անգամ; 2) նվազել է 3,62 մկմ-ով):

177. Սև մարմնի էներգիայի պայծառության rλT սպեկտրային խտության գրաֆիկով սահմանափակված մակերեսը T1 թերմոդինամիկական ջերմաստիճանից T2 ջերմաստիճանի անցման ժամանակ աճել է 5 անգամ։ Որոշեք, թե այս դեպքում ինչպես կփոխվի λmax ալիքի երկարությունը, որը համապատասխանում է սև մարմնի էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությանը: (Պատասխան՝ կնվազի 1,49 անգամ)։

178. Նիկելը դիտարկելով որպես սև մարմին, որոշեք հալած նիկելի ջերմաստիճանը 1453 ° C-ում անփոփոխ պահելու համար անհրաժեշտ հզորությունը, եթե դրա մակերեսը 0,5 սմ2 է: Անտեսեք էներգիայի կորուստները. (Պատասխան՝ 25,2 Վտ):

179. S \u2003d 15 սմ2 մակերեսով մետաղական մակերեսը, որը տաքացվում է մինչև T \u003d 3000 K ջերմաստիճան, մեկ րոպեում ճառագայթում է 100 կՋ: Որոշեք՝ 1) այս մակերեսից արտանետվող էներգիան՝ այն համարելով սև. 2) տվյալ մակերևույթի և սև մարմնի էներգիայի պայծառությունների հարաբերակցությունը տվյալ ջերմաստիճանում. (Պատասխան՝ 413 կՋ; 0,242):

180. Արեգակն ընդունելով որպես սև մարմին և հաշվի առնելով, որ նրա էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտությունը համապատասխանում է λ = 500 նմ ալիքի երկարությանը, որոշեք՝ 1) Արեգակի մակերեսի ջերմաստիճանը. 2) Արեգակի արձակած էներգիան էլեկտրամագնիսական ալիքների տեսքով 10 րոպեում. 3) ճառագայթման պատճառով այս ընթացքում Արեգակի կորցրած զանգվածը. (Պատասխան՝ 5800 Կ; 2.34.1029 Ջ; 2.6.1012 կգ):

181. Որոշեք հոսանքի ուժը, որը հոսում է d \u003d 0,8 մմ տրամագծով վոլֆրամի մետաղալարով, որի ջերմաստիճանը վակուումում պահպանվում է հաստատուն և հավասար t \u003d 2800 ° C: Լարի մակերեսը վերցված է որպես մոխրագույն՝ AT = 0,343 կլանման հզորությամբ։ Լարի հատուկ դիմադրությունը տվյալ ջերմաստիճանում ρ = 0.92.10-4 Օմ.սմ. Լարը շրջապատող միջավայրի ջերմաստիճանը t0 = 17 °C: (Պատասխան՝ 48.8 Ա)։

182. Սեւ մարմնի էներգիայի պայծառության սպեկտրային խտության բանաձեւը ν փոփոխականից փոխարկեք λ փոփոխականի։

183. Օգտագործելով Պլանկի բանաձևը, որոշեք ճառագայթման հոսքի սպեկտրային խտությունը սև մարմնի միավորի մակերեսի վրա մեկ նեղ ալիքի երկարության միջակայքում Δλ = 5 նմ էներգիայի պայծառության առավելագույն սպեկտրային խտության մոտ, եթե սև մարմնի ջերմաստիճանը T = 2500K է: (Պատասխան՝ rλTΔλ = 6,26 կՎտ/մ2):

184. Վոլֆրամի թելի համար T \u003d 3500 K ջերմաստիճանում, կլանման հզորությունը AT \u003d 0,35: Որոշեք թելի ճառագայթման ջերմաստիճանը: (Պատասխան՝ 2,69 կԿ):

Սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրային խտությունը ալիքի երկարության և ջերմաստիճանի համընդհանուր ֆունկցիա է: Սա նշանակում է, որ սև մարմնի սպեկտրալ կազմը և ճառագայթման էներգիան կախված չեն մարմնի բնույթից։

Բանաձևերը (1.1) և (1.2) ցույց են տալիս, որ իմանալով բացարձակ սև մարմնի սպեկտրալ և ինտեգրալ ճառագայթման խտությունները, կարելի է դրանք հաշվարկել ցանկացած ոչ սև մարմնի համար, եթե հայտնի է վերջինիս կլանման գործակիցը, որը պետք է որոշվի փորձարարական եղանակով։

Հետազոտությունները հանգեցրել են սև մարմնի ճառագայթման հետևյալ օրենքներին.

1. Ստեֆան-Բոլցմանի օրենքը. Սև մարմնի ճառագայթման ամբողջական խտությունը համաչափ է նրա բացարձակ ջերմաստիճանի չորրորդ ուժին

Արժեք σ կանչեց Ստեֆանի հաստատուն- Բոլցման.

σ \u003d 5,6687 10 -8 J m - 2 s - 1 K - 4:

Ժամանակի ընթացքում արտանետվող էներգիա տբացարձակ սև մարմին՝ ճառագայթող մակերեսով Սմշտական ​​ջերմաստիճանում Տ,

W=σT 4 Սբ

Եթե ​​մարմնի ջերմաստիճանը փոխվում է ժամանակի ընթացքում, այսինքն. T = T(տ), ապա

Շտեֆան-Բոլցմանի օրենքը ցույց է տալիս ճառագայթման հզորության չափազանց արագ աճ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Օրինակ, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 800-ից մինչև 2400 Կ (այսինքն՝ 527-ից մինչև 2127 ° C), ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթումն ավելանում է 81 անգամ։ Եթե ​​սև մարմինը շրջապատված է ջերմաստիճանով միջավայրով T 0, ապա աչքը կկլանի այն էներգիան, որն արտանետվում է հենց միջավայրից։

Այս դեպքում արտանետվող և կլանված ճառագայթման հզորության տարբերությունը կարելի է մոտավորապես արտահայտել բանաձևով

U=σ(T 4 - T 0 4)

Ստեֆան-Բոլցմանի օրենքը կիրառելի չէ իրական մարմինների համար, քանի որ դիտարկումները ցույց են տալիս ավելի բարդ կախվածություն Ռջերմաստիճանի, ինչպես նաև մարմնի ձևի և դրա մակերեսի վիճակի վրա:

2. Վիենի տեղաշարժման օրենքը. Ալիքի երկարությունը λ 0, որը կազմում է սև մարմնի ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը, հակադարձ համեմատական ​​է մարմնի բացարձակ ջերմաստիճանին.

λ 0 = կամ λ 0 T \u003d բ.

Մշտական բ,կանչեց Վիենի օրենքի հաստատուն,հավասար է b= 0,0028978 մ Կ ( λ արտահայտված մետրերով):

Այսպիսով, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, ոչ միայն ավելանում է ընդհանուր ճառագայթումը, այլև, ի լրումն, փոխվում է էներգիայի բաշխումը սպեկտրի վրա։ Օրինակ՝ մարմնի ցածր ջերմաստիճանի դեպքում հիմնականում ուսումնասիրվում են ինֆրակարմիր ճառագայթները, իսկ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ճառագայթումը դառնում է կարմրավուն, նարնջագույն, վերջում՝ սպիտակ։ Նկ. Նկար 2.1-ում ներկայացված են սև մարմնի ճառագայթման էներգիայի էմպիրիկ բաշխման կորերը ալիքի երկարությունների վրա տարբեր ջերմաստիճաններում. դրանցից երևում է, որ ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը ջերմաստիճանի բարձրացմամբ տեղափոխվում է դեպի կարճ ալիքներ:

3. Պլանկի օրենքը. Շտեֆան-Բոլցմանի օրենքը և Վիենի տեղաշարժի օրենքը չեն լուծում հիմնական խնդիրը, թե որքան մեծ է ճառագայթման սպեկտրային խտությունը յուրաքանչյուր ալիքի վրա սև մարմնի սպեկտրում ջերմաստիճանում: Տ.Դա անելու համար անհրաժեշտ է ստեղծել ֆունկցիոնալ կախվածություն և-ից λ և Տ.

Էլեկտրամագնիսական ալիքների արտանետման շարունակական բնույթի և ազատության աստիճանների վրա էներգիայի միասնական բաշխման օրենքի հայեցակարգի հիման վրա (ընդունված է դասական ֆիզիկայում) սև մարմնի սպեկտրային խտության և ճառագայթման երկու բանաձև է ստացվել.

1) Win-ի բանաձևը

որտեղ աև բ- հաստատուն արժեքներ;

2) Rayleigh-Jeans բանաձեւը

u λT = 8πkT λ – 4,

որտեղ կԲոլցմանի հաստատունն է: Փորձարարական ստուգումը ցույց է տվել, որ տվյալ ջերմաստիճանի համար Վիենի բանաձևը ճիշտ է կարճ ալիքների համար (երբ λTշատ փոքր է և տալիս է փորձի կտրուկ սերտաճում երկար ալիքների տարածաշրջանում: Rayleigh-Jeans-ի բանաձևը պարզվեց, որ ճիշտ է երկար ալիքների համար և ամբողջովին անկիրառելի կարճ ալիքների համար (նկ. 2.2):

Այսպիսով, պարզվեց, որ դասական ֆիզիկան ի վիճակի չէ բացատրել էներգիայի բաշխման օրենքը ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրում:

Ֆունկցիայի տեսակը որոշելու համար u λTԼույսի արտանետման մեխանիզմի մասին բոլորովին նոր գաղափարներ էին անհրաժեշտ։ 1900 թվականին Մ.Պլանկը ենթադրեց, որ ատոմների և մոլեկուլների կողմից էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիայի կլանումը և արտանետումը հնարավոր է միայն առանձին «մասնաբաժիններով»,որոնք կոչվում են էներգիայի քվանտա: Էներգիայի քվանտի արժեքը ε համաչափ ճառագայթման հաճախականությանը v(հակադարձ համեմատական ​​է ալիքի երկարությանը λ ):

ε = hv = hc/λ

Համաչափության գործոն h = 6.625 10 -34 J s եւ կոչվում է Պլանկի հաստատունը.Ալիքի երկարության համար սպեկտրի տեսանելի մասում λ = 0,5 մկմ, էներգիայի քվանտի արժեքը.

ε = hc/λ= 3,79 10 -19 J s = 2,4 eV

Այս ենթադրության հիման վրա Պլանկը ստացել է բանաձև u λT:

(2.1)

որտեղ կԲոլցմանի հաստատունն է, հետլույսի արագությունն է վակուումում։ l Ֆունկցիայի (2.1) համապատասխան կորը նույնպես ներկայացված է Նկ. 2.2.

Պլանկի օրենքը (2.11) տալիս է Ստեֆան-Բոլցմանի օրենքը և Վիենի տեղաշարժի օրենքը: Իրոք, ճառագայթման ամբողջական խտության համար մենք ստանում ենք

Այս բանաձևի համաձայն հաշվարկը տալիս է արդյունք, որը համընկնում է Ստեֆան-Բոլցմանի հաստատունի էմպիրիկ արժեքի հետ։

Վիենի տեղաշարժման օրենքը և դրա հաստատունը կարելի է ստանալ Պլանկի բանաձևից՝ գտնելով ֆունկցիայի առավելագույնը. u λT, որի համար ածանցյալ u λTվրա λ , և հավասար է զրոյի։ Հաշվարկը ստացվում է բանաձևով.

(2.2)

հաստատունի հաշվարկ բայս բանաձևի համաձայն նաև տալիս է արդյունք, որը համընկնում է Վիենի հաստատունի էմպիրիկ արժեքի հետ։

Դիտարկենք ջերմային ճառագայթման օրենքների ամենակարևոր կիրառությունները:

ԵՎ. Ջերմային լույսի աղբյուրներ.Արհեստական ​​լույսի աղբյուրների մեծ մասը ջերմային արտանետիչներ են (էլեկտրական շիկացած լամպեր, սովորական աղեղային լամպեր և այլն): Այնուամենայնիվ, այս լույսի աղբյուրները բավականաչափ տնտեսական չեն:

§ 1-ում ասվում էր, որ աչքը զգայուն է սպեկտրի միայն շատ նեղ մասի նկատմամբ (380-ից մինչև 770 նմ); մնացած բոլոր ալիքները տեսողական սենսացիա չունեն: Աչքի առավելագույն զգայունությունը համապատասխանում է ալիքի երկարությանը λ = 0,555 մկմ: Ելնելով աչքի այս հատկությունից՝ լույսի աղբյուրներից պետք է պահանջել էներգիայի այնպիսի բաշխում սպեկտրում, որի դեպքում ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը ընկնի ալիքի երկարության վրա։ λ = 0,555 մկմ կամ այնքան: Եթե ​​որպես այդպիսի աղբյուր վերցնենք բացարձակ սև մարմինը, ապա, ըստ Վիենի տեղաշարժի օրենքի, մենք կարող ենք հաշվարկել նրա բացարձակ ջերմաստիճանը.

Դեպի

Այսպիսով, ջերմային լույսի առավել շահավետ աղբյուրը պետք է ունենա 5200 Կ ջերմաստիճան, որը համապատասխանում է արեգակնային մակերեսի ջերմաստիճանին: Այս զուգադիպությունը մարդու տեսողության կենսաբանական հարմարեցման արդյունքն է արեգակնային ճառագայթման սպեկտրում էներգիայի բաշխմանը: Բայց նույնիսկ այս լույսի աղբյուրը արդյունավետությունը(տեսանելի ճառագայթման էներգիայի հարաբերակցությունը բոլոր ճառագայթման ընդհանուր էներգիային) փոքր կլինի։ Գրաֆիկորեն նկ. 2.3 այս գործակիցն արտահայտվում է տարածքների հարաբերակցությամբ S1և Ս; քառակուսի S1արտահայտում է սպեկտրի տեսանելի շրջանի ճառագայթման էներգիան, Ս- ամբողջ ճառագայթային էներգիան:

Հաշվարկը ցույց է տալիս, որ մոտ 5000-6000 Կ ջերմաստիճանի դեպքում լույսի արդյունավետությունը կազմում է ընդամենը 14-15% (ամբողջովին սև մարմնի համար)։ Առկա արհեստական ​​լույսի աղբյուրների ջերմաստիճանում (3000 Կ) այս արդյունավետությունը կազմում է ընդամենը 1-3%: Ջերմային արտանետիչի նման ցածր «լույսի ելքը» բացատրվում է նրանով, որ ատոմների և մոլեկուլների քաոսային շարժման ժամանակ գրգռվում են ոչ միայն լույսը (տեսանելի), այլ նաև այլ էլեկտրամագնիսական ալիքներ, որոնք լույսի ազդեցություն չունեն աչք. Հետևաբար, անհնար է ընտրողաբար ստիպել մարմնին ճառագայթել միայն այն ալիքները, որոնց նկատմամբ աչքը զգայուն է. անտեսանելի ալիքները անպայմանորեն ճառագայթվում են:

Ամենակարևոր ժամանակակից ջերմաստիճանի լույսի աղբյուրները էլեկտրական շիկացած լամպերն են՝ վոլֆրամի թելերով: Վոլֆրամի հալման կետը 3655 Կ է: Այնուամենայնիվ, թելիկը 2500 K-ից բարձր ջերմաստիճանի տաքացնելը վտանգավոր է, քանի որ վոլֆրամը շատ արագ ցողվում է այս ջերմաստիճանում, և թելիկը քայքայվում է: Թելերի ցրումը նվազեցնելու համար առաջարկվել է լամպերը լցնել իներտ գազերով (արգոն, քսենոն, ազոտ) մոտ 0,5 ատմ ճնշման տակ։ Սա հնարավորություն տվեց բարձրացնել թելքի ջերմաստիճանը մինչև 3000-3200 Կ: Այս ջերմաստիճաններում ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը գտնվում է ինֆրակարմիր ալիքների շրջանում (մոտ 1,1 մկմ), ուստի բոլոր ժամանակակից շիկացած լամպերն ունեն մի փոքր արդյունավետություն: ավելի քան 1%:

Բ. Օպտիկական պիրոմետրիա.Սև մարմնի ճառագայթման վերը նշված օրենքները հնարավորություն են տալիս որոշել այս մարմնի ջերմաստիճանը, եթե ալիքի երկարությունը հայտնի է. λ 0 առավելագույնին համապատասխան u λT(ըստ Վիենի օրենքի), կամ եթե հայտնի է ինտեգրալ ճառագայթման խտության արժեքը (ըստ Շտեֆան-Բոլցմանի օրենքի)։ Մարմնի ջերմաստիճանը որոշելու այս մեթոդները դրա միջոցով ջերմային ճառագայթումխցիկների վրա I օպտիկական պիրոմետրիա;դրանք հատկապես հարմար են շատ չափելիս բարձր ջերմաստիճաններ. Քանի որ նշված օրենքները կիրառելի են միայն ամբողջովին սև մարմնի համար, դրանց հիման վրա օպտիկական պիրոմետրիան լավ արդյունքներ է տալիս միայն այն մարմինների ջերմաստիճանները, որոնք իրենց հատկություններով մոտ են ամբողջովին սև մարմնին: Գործնականում դրանք գործարանային վառարաններ են, լաբորատոր մուֆլային վառարաններ, կաթսայատան վառարաններ և այլն: Դիտարկենք ջերմային արտանետիչների ջերմաստիճանը որոշելու երեք եղանակ.

ա. Մեթոդ, որը հիմնված է Վիենի տեղաշարժի օրենքի վրա:Եթե ​​գիտենք ալիքի երկարությունը, որով ընկնում է ճառագայթման առավելագույն սպեկտրային խտությունը, ապա մարմնի ջերմաստիճանը կարելի է հաշվարկել (2.2) բանաձևով։

Մասնավորապես, այս կերպ է որոշվում ջերմաստիճանը Արեգակի մակերեւույթի, աստղերի եւ այլնի վրա։

Ոչ սև մարմինների համար այս մեթոդը չի տալիս մարմնի իրական ջերմաստիճանը. եթե արտանետումների սպեկտրում կա մեկ առավելագույն, և մենք հաշվարկում ենք Տըստ բանաձևի (2.2), այնուհետև հաշվարկը մեզ տալիս է ամբողջովին սև մարմնի ջերմաստիճանը, որն ունի էներգիայի գրեթե նույն բաշխումը սպեկտրում, ինչ փորձարկվող մարմինը: Այս դեպքում ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման գույնը կլինի նույնը, ինչ ուսումնասիրվող ճառագայթման գույնը: Այս մարմնի ջերմաստիճանը կոչվում է գույնի ջերմաստիճանը.

Շիկացած լամպի թելի գունային ջերմաստիճանը 2700-3000 Կ է, որը շատ մոտ է իր իրական ջերմաստիճանին:

բ. Ճառագայթման ջերմաստիճանի չափման մեթոդմարմնի ինտեգրալ ճառագայթման խտության չափման հիման վրա Ռև դրա ջերմաստիճանի հաշվարկը Ստեֆան-Բոլցմանի օրենքի համաձայն: Համապատասխան գործիքները կոչվում են ճառագայթային պիրոմետրեր:

Բնականաբար, եթե ճառագայթող մարմինը բացարձակ սև չէ, ապա ճառագայթային պիրոմետրը չի տա մարմնի իրական ջերմաստիճանը, այլ ցույց կտա բացարձակ սև մարմնի ջերմաստիճանը, որի դեպքում վերջինիս ինտեգրալ ճառագայթման խտությունը հավասար է ինտեգրալ ճառագայթմանը: փորձարկման մարմնի խտությունը. Այս մարմնի ջերմաստիճանը կոչվում է ճառագայթում,կամ էներգիա,ջերմաստիճանը.

Ճառագայթման պիրոմետրի թերությունների շարքում մենք մատնանշում ենք այն օգտագործելու անհնարինությունը փոքր օբյեկտների ջերմաստիճանը որոշելու համար, ինչպես նաև օբյեկտի և պիրոմետրի միջև գտնվող միջավայրի ազդեցությունը, որը կլանում է ճառագայթման մի մասը:

մեջ ԵՍ ԵՄ ջերմաստիճանի որոշման պայծառության մեթոդ.Դրա գործողության սկզբունքը հիմնված է պիրոմետրային լամպի շիկացած թելիկի պայծառության տեսողական համեմատության վրա շիկացած փորձարկման մարմնի պատկերի պայծառության հետ: Սարքը իրենից ներկայացնում է խայտաբղետ շրջանակ, որի ներսում տեղադրված է էլեկտրական լամպ, որը սնուցվում է մարտկոցից: Մոնոխրոմ ֆիլտրի միջոցով տեսողականորեն նկատվող հավասարությունը որոշվում է թելի պատկերի անհետացումով տաք մարմնի պատկերի ֆոնի վրա։ Թելի փայլը կարգավորվում է ռեոստատով, իսկ ջերմաստիճանը որոշվում է ամպաչափի մասշտաբով, որը աստիճանավորվում է անմիջապես ջերմաստիճանին։

ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը հայտնաբերվել է 1887 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Գ. Հերցի կողմից և փորձնականորեն ուսումնասիրվել է Ա. Գ. Ստոլետովի կողմից 1888–1890 թվականներին։ Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի երևույթի ամենաամբողջական ուսումնասիրությունն իրականացվել է Ֆ. Լենարդի կողմից 1900 թվականին: Այդ ժամանակ էլեկտրոնն արդեն հայտնաբերվել էր (1897, Ջ. Թոմսոն), և պարզ դարձավ, որ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը (կամ. ավելի ճիշտ՝ արտաքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը) բաղկացած է նյութից էլեկտրոնների դուրս քաշումից՝ դրա վրա ընկնող լույսի ազդեցության տակ։

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտն ուսումնասիրելու փորձարարական տեղադրման դասավորությունը ներկայացված է նկ. մեկ.

Բրինձ. մեկ

Փորձարկումներում օգտագործվել է երկու մետաղական էլեկտրոդներով ապակե վակուումային անոթ, որի մակերեսը խնամքով եղել է մաքրված. Էլեկտրոդների վրա կիրառվել է լարում U, որի բևեռականությունը կարելի էր փոխել կրկնակի ստեղնով։ Էլեկտրոդներից մեկը (կաթոդ K) լուսավորվել է քվարցային պատուհանի միջով որոշակի λ ալիքի երկարության միագույն լույսով։ Մշտական ​​լուսավոր հոսքի դեպքում վերցվել է ֆոտոհոսանքի ուժի կախվածությունը Իկիրառվող լարումից։ Նկ. Նկար 2-ում ներկայացված են նման կախվածության բնորոշ կորեր, որոնք ստացվել են կաթոդի վրա լույսի հոսքի ինտենսիվության երկու արժեքների համար:

Կորերը ցույց են տալիս, որ A անոդում բավականաչափ բարձր դրական լարումների դեպքում ֆոտոհոսանքը հասնում է հագեցվածության, քանի որ կաթոդից լույսով արտանետվող բոլոր էլեկտրոնները հասնում են անոդին: Ուշադիր չափումները ցույց են տվել, որ հագեցվածության հոսանքը Ի n-ն ուղիղ համեմատական ​​է ընկնող լույսի ինտենսիվությանը: Երբ անոդի վրա լարումը բացասական է, կաթոդի և անոդի միջև էլեկտրական դաշտը դանդաղեցնում է էլեկտրոնները: Անոդը կարող է հասնել միայն այն էլեկտրոններին, որոնց կինետիկ էներգիան գերազանցում է | ԵՄ|. Եթե ​​անոդի լարումը պակաս է - Uժ, ֆոտոհոսանքը դադարում է: չափում U h, հնարավոր է որոշել ֆոտոէլեկտրոնների առավելագույն կինետիկ էներգիան. mυ 2 / 2)առավելագույնը = ԵՄհ

Բրինձ. մեկ

Ի զարմանս գիտնականների՝ արժեքը U h պարզվեց, որ անկախ անկման լույսի հոսքի ինտենսիվությունից: Զգույշ չափումները ցույց են տվել, որ արգելափակման պոտենցիալը գծային աճում է լույսի ν հաճախականության աճով (նկ. 3):

Բազմաթիվ փորձարարներ հաստատել են ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի հետևյալ հիմնական օրենքները.

1. Ֆոտոէլեկտրոնների առավելագույն կինետիկ էներգիան գծայինորեն մեծանում է լույսի հաճախականության ν աճով և կախված չէ դրա ինտենսիվությունից։

2. Յուրաքանչյուր նյութի համար կա, այսպես կոչված, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի կարմիր սահմանը, այսինքն ամենացածր հաճախականությունը νmin, որի դեպքում արտաքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը դեռ հնարավոր է:

3. Լույսի միջոցով կաթոդից 1 վրկ-ում դուրս հանված ֆոտոէլեկտրոնների թիվը ուղիղ համեմատական ​​է լույսի ինտենսիվությանը։

4. Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը գործնականում առանց իներցիա է, ֆոտոհոսանքն առաջանում է կաթոդային լուսավորության մեկնարկից անմիջապես հետո, պայմանով, որ լույսի հաճախականությունը ν > ν min.

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի այս բոլոր օրենքները սկզբունքորեն հակասում էին դասական ֆիզիկայի գաղափարներին լույսի և նյութի փոխազդեցության մասին։ Ըստ ալիքի հասկացությունների՝ էլեկտրամագնիսական լույսի ալիքի հետ փոխազդելու ժամանակ էլեկտրոնը պետք է աստիճանաբար կուտակի էներգիա, և կախված լույսի ինտենսիվությունից զգալի ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի էլեկտրոնը կուտակի բավականաչափ էներգիա՝ կաթոդից դուրս թռչելու համար։ . Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ այս ժամանակը պետք է հաշվարկվեր րոպեներով կամ ժամերով։ Այնուամենայնիվ, փորձը ցույց է տալիս, որ ֆոտոէլեկտրոնները հայտնվում են կաթոդի լուսավորության մեկնարկից անմիջապես հետո: Այս մոդելում նույնպես անհնար էր հասկանալ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի կարմիր սահմանի գոյությունը։ Լույսի ալիքային տեսությունը չի կարող բացատրել ֆոտոէլեկտրոնների էներգիայի անկախությունը լույսի հոսքի ինտենսիվությունից և առավելագույն կինետիկ էներգիայի համաչափությունը լույսի հաճախականությանը։

Այսպիսով, լույսի էլեկտրամագնիսական տեսությունը չի կարողացել բացատրել այս օրինաչափությունները։

Ելքը գտնվել է Ա. Այնշտեյնի կողմից 1905 թվականին: Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի դիտարկված օրենքների տեսական բացատրությունը տրվել է Էյնշտեյնի կողմից՝ հիմնվելով Մ.Պլանկի այն վարկածի վրա, որ լույսն արտանետվում և կլանում է որոշակի մասերում, և յուրաքանչյուրի էներգիան: նման բաժինը որոշվում է բանաձևով Ե = հ v, որտեղ հՊլանկի հաստատունն է։ Էյնշտեյնը կատարեց հաջորդ քայլը քվանտային հասկացությունների զարգացման գործում։ Նա եկել է այն եզրակացության, որ լույսն ունի ընդհատվող (դիսկրետ) կառուցվածք. Էլեկտրամագնիսական ալիքը բաղկացած է առանձին մասերից՝ քվանտներից, հետագայում անվանվել է ֆոտոններ. Նյութի հետ փոխազդելիս ֆոտոնը փոխանցում է իր ողջ էներգիան հν մեկ էլեկտրոնի: Այս էներգիայի մի մասը կարող է ցրվել էլեկտրոնի կողմից նյութի ատոմների հետ բախման ժամանակ: Բացի այդ, էլեկտրոնային էներգիայի մի մասը ծախսվում է մետաղ-վակուում միջերեսի պոտենցիալ արգելքը հաղթահարելու վրա: Դա անելու համար էլեկտրոնը պետք է կատարի աշխատանքային գործառույթը A դուրսկախված կաթոդի նյութի հատկություններից. Առավելագույն կինետիկ էներգիան, որը կարող է ունենալ կաթոդից արտանետվող ֆոտոէլեկտրոնը, որոշվում է էներգիայի պահպանման օրենքով.

Այս բանաձեւը կոչվում է Էյնշտեյնի հավասարում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի համար:

Օգտագործելով Էյնշտեյնի հավասարումը, կարելի է բացատրել արտաքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի բոլոր օրինաչափությունները։ Էյնշտեյնի հավասարումից հետևում են առավելագույն կինետիկ էներգիայի գծային կախվածությունը հաճախականությունից և անկախությունից՝ լույսի ինտենսիվությունից, կարմիր սահմանի առկայությունը և ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի իներցիան։ Ֆոտոէլեկտրոնների ընդհանուր թիվը, որոնք թողնում են կաթոդի մակերեսը 1 վրկ-ում, պետք է համաչափ լինի միաժամանակ մակերեսի վրա ընկած ֆոտոնների թվին։ Դրանից բխում է, որ հագեցվածության հոսանքը պետք է ուղիղ համեմատական ​​լինի լույսի հոսքի ինտենսիվությանը։ Այս հայտարարությունը կոչվում է Ստոլետովի օրենք։

Ինչպես հետևում է Էյնշտեյնի հավասարումից, ուղիղ գծի թեքությունն արտահայտում է արգելափակող ներուժի կախվածությունը U h ν հաճախականության վրա (նկ. 3), հավասար է Պլանկի հաստատունի հարաբերակցությանը հէլեկտրոնի լիցքին ե:

Սա հնարավորություն է տալիս փորձնականորեն որոշել Պլանկի հաստատունի արժեքը։ Նման չափումներ արվել են 1914 թվականին Ռ. Միլիկանի կողմից և լավ համաձայնություն են տվել Պլանկի գտած արժեքին։ Այս չափումները հնարավորություն են տվել նաև որոշել աշխատանքի ֆունկցիան Ա:

որտեղ գլույսի արագությունն է, λcr-ը՝ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի կարմիր սահմանին համապատասխանող ալիքի երկարությունը։

Մետաղների մեծ մասի համար աշխատանքի ֆունկցիան Ամի քանի էլեկտրոն վոլտ է (1 eV = 1,602 10 -19 J): Քվանտային ֆիզիկայում էլեկտրոն վոլտը հաճախ օգտագործվում է որպես էներգիայի միավոր։ Պլանկի հաստատունի արժեքը՝ արտահայտված էլեկտրոն վոլտ վայրկյանում, կազմում է հ\u003d 4,136 10 -15 էՎ ս.

Մետաղների մեջ ալկալային տարրերն ունեն ամենացածր աշխատանքային ֆունկցիան։ Օրինակ՝ նատրիում Ա= 1,9 էՎ, որը համապատասխանում է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի կարմիր սահմանին λcr ≈ 680 նմ։ Ուստի ալկալիական մետաղների միացություններն օգտագործվում են ֆոտոբջիջներում կաթոդներ ստեղծելու համար, որոնք նախատեսված են տեսանելի լույսը հայտնաբերելու համար:

Այսպիսով, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրենքները ցույց են տալիս, որ լույսը, երբ արտանետվում և կլանվում է, իրեն պահում է մասնիկների հոսքի պես, որը կոչվում է ֆոտոն կամ լուսային քվանտա:

Այսպիսով, լույսի վարդապետությունը, ավարտելով երկու դար տեւած հեղափոխությունը, կրկին վերադարձավ լուսային մասնիկների՝ կորպուսկուլեների գաղափարներին։

Բայց սա մեխանիկական վերադարձ չէր Նյուտոնի կորպուսուլյար տեսությանը: 20-րդ դարի սկզբին պարզ դարձավ, որ լույսն ունի երկակի բնույթ։ Լույսի տարածման ժամանակ ի հայտ են գալիս նրա ալիքային հատկությունները (միջամտություն, դիֆրակցիա, բևեռացում), իսկ նյութի հետ փոխազդելիս՝ կորպուսուլյար (ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ)։ Լույսի այս երկակի բնույթը կոչվում է ալիք-մասնիկ երկակիություն։ Հետագայում երկակի բնույթը հայտնաբերվեց էլեկտրոնների և այլ տարրական մասնիկների մեջ։ Դասական ֆիզիկան չի կարող տալ միկրոօբյեկտների ալիքային և կորպուսային հատկությունների համակցության տեսողական մոդել։ Միկրոօբյեկտների շարժումը կառավարվում է ոչ թե դասական նյուտոնյան մեխանիկայի օրենքներով, այլ օրենքներով. քվանտային մեխանիկա. Ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման տեսությունը, որը մշակել է Մ. Պլանքը և քվանտային տեսությունԷյնշտեյնի ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը այս ժամանակակից գիտության հիմքում է:

Բացի արտաքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտից, որը մենք դիտարկել ենք (սովորաբար կոչվում է պարզապես ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ), կա նաև ներքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ, որը դիտվում է դիէլեկտրիկների և կիսահաղորդիչների մեջ: Այն բաղկացած է լույսի գործողության շնորհիվ էլեկտրոնների վերաբաշխումից էներգիայի մակարդակները. Այս դեպքում էլեկտրոններն ազատվում են ամբողջ ծավալով։

Այսպես կոչված ֆոտոռեզիստորների գործողությունը հիմնված է ներքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի վրա։ Ձևավորված ընթացիկ կրիչների թիվը համաչափ է անկման լույսի հոսքին: Հետեւաբար, ֆոտոռեզիստորները օգտագործվում են ֆոտոմետրիայի նպատակների համար: Սելենը առաջին կիսահաղորդիչն էր, որն օգտագործվեց այդ նպատակով:

Բրինձ. 2

Տարածքում շրջանանցում կամ կիսահաղորդիչով մետաղի եզրին, դարպասի ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը կարող է դիտվել: Այն բաղկացած է լույսի ազդեցության տակ էլեկտրաշարժիչ ուժի առաջացումից (ֆոտո-emf): Նկ. 173-ը ցույց է տալիս էլեկտրոնների (պինդ կոր) և անցքերի (հատված կոր) պոտենցիալ էներգիայի ընթացքը տարածաշրջանում շրջանանցում. Փոքր կրիչներ այս տարածաշրջանի համար (էլեկտրոններ Ռ- տարածքներ և անցքեր n-տարածաշրջաններ), որոնք առաջացել են լույսի ազդեցության տակ, անցնում են անցումով: Արդյունքում ներս էջ-տարածաշրջանը կուտակում է ավելորդ դրական լիցք, ներս n-տարածաշրջաններ - ավելորդ բացասական լիցք: Սա հանգեցնում է հանգույցի վրա կիրառվող լարման տեսքին, որը ֆոտոէլեկտրաշարժիչ ուժ է: Մասնավորապես, այս էֆեկտն օգտագործվում է արևային մարտկոցների ստեղծման ժամանակ։