Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Kolor i jasność gorących obiektów zależą od ich temperatury. Światło termiczne Świecenie gorących obiektów.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Kolor i jasność gorących obiektów zależą od ich temperatury. Światło termiczne Świecenie gorących obiektów."— Zapis prezentacji:

1 Kolor i jasność gorących obiektów zależą od ich temperatury. Światło termiczne Świecenie gorących obiektów

2 Promieniowanie cieplne ciał. Każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego (T > 0 K) emituje energię w postaci fali elektromagnetycznej. Strumień energii R emitowanej w przedziale długości fal od do z elementarnej powierzchni ciała S, charakteryzujemy poprzez spektralną zdolność emisyjną ciała r Stopień absorpcji fali elektromagnetycznej charakteryzujemy spektralną zdolnością absorpcyjną a : zdefiniowaną jako stosunek strumienia energii absorbowanej w zakresie spektralnym od do do strumienia energii padającej na daną powierzchnię w tym samym zakresie spektralnym, czyli Promieniowanie cieplne ciał. a /

3 1.Ciało czarne (CC) emituje widmo ciągłe, którego kształt zależy od temperatury 2.CC emituje światło na każdej długości fali. 2.Ciało czarne w wyższej temperaturze emituje większą całkowitą energię od ciała w niższej temperaturze 4.Widmo CC w wyższej temperaturze posiada maksimum na krótszej niż widmo CC w temperaturze niższej Ciało czarne (doskonale)

4 Co wiedziano w okresie przed powstaniem mechaniki kwantowej? 1.Prawo Stefana-Boltzmana :Stefan - eksperyment (1879) Boltzmann, klasyczna termodynamika (1884) W(T) całkowita moc promieniowania na jednostkę powierzchni na wszystkich długościach fali = 5.67 x W m -2 K Prawo przesunięć Wiena experyment (1883) max (T) to długość fali dla której występuje maksimum świecenia 3. Widmo ciała doskonale czarnego eksperyment teoria klasyczna zawodzi! max T = x m·K visible

5 Pozostały jednak problemy rozkład spektralny świecenia ciała doskonale czarnego nie jest zrozumiały : dlaczego maleje dla wysokich częstotliwości ? Klasycznie prawo Rayleigha-Jeansa

6 Obsadzenie poziomów energetycznych w zależności od temperatury Rozkład Boltzmana

7 Widmo ciała czarnego: równanie Rayleigha-Jeansa gdzie E ave = średnia energia modu = kT z rozkładu Boltzmanna n( ) = liczba drgajacych modów wnęki Rayleigh-Jeans experiment Raleigh- Jeans równanie dobre dla dużych (niskie energie). ALE, rośnie do nieskończoności dla małych (wysokich energii). katastrofa w UV! Gęstość energii

8 Promieniowanie ciała doskonale czarnego Max Planck (1900) korpuskularna natura światła, ciało czarne absorbuje, jak również emituje, wszystkie długości fal, obserwowane widmo promieniowania CDC nie odpowiada teorii klasycznej (Rayleigh-Jeans law) katastrofa w UV

9 Stimulated Emission E1, N1E1, N1 E 2, N 2 Ciało czarne (doskonale), do wyjaśnienia emisji CC potrzebna jest emisja wymuszona

10 Rayleigh-Jeans Widmo ciała czarnego: prawo Plancka prawo Plancka początkowo okreslono empirycznie (próby i błędy!) wyprowadzone z zał: skwantowania promieniowania, i.e. istnienia fotonów ! małe 0. duże Raleigh-Jeans. gdzie E ave jest opisane rozkładem Boseg-Einsteina: E = hc/ Plancks Law

11 Widmo ciała czarnego: prawo Plancka Max Planck wyja ś ni ł krzywe emisji zak ł adaj ą c, ż e energia fotonów jest skwantowana E = h h=6.626 X Joule sec

12 Promieniowanie ciała doskonale czarnego Ciało doskonale czarne – ciało, które absorbuje całe padające na nie promieniowanie bez względu na częstotliwość. Rozkład Plancka określa energię du promieniowania na jednostkę objętości w zakresie długości fal od do +d Gdzie: T – temperatura, k – stała Boltzmanna (1, J/K), c – prędkość światła, h – stała Plancka (6, J s),

13 Promieniowanie ciała doskonale czarnego (m) Gęstość energii Widmo promieniowania ciała doskonale czarnego o różnych temperaturach. T = 1000K T = 800K T = 600K max

14

15 Prawa emisji termicznej Prawo przesunięć Wiena Prawo Stefana-Boltzmana Prawo Plancka

16 Prawa emisji termicznej

17 T1T1 T2T2 Promieniowanie ciała doskonale czarnego Prawo Wiena:

18 Żarówka wolframowa: Hot is Good! 3000 K –20 Lumens /Watt – peak =1.22 m –x =.4357 y =.4032 z = K uwaga: (3400/3000) 4 =1.64) –34 Lumens / Watt uwaga: 20X1.64=33 – peak =1.09 m –x =.4112 y =.3935 z =.1953 x y

19 Prawo przesunięć Wiena

20 Prawo Stefana – Boltzmanna Josef Stefan w 1879 i Ludwig Boltzmann w 1884 F=T 4 =5.6705x10 -5 erg/cm 2 /s/K 4

21

22 Termowizja, pomiar temperatury obiektów Linda Hermans-Killam, Gejzer

23 Detektor kłamstwa I dont really buy this, but I thought youd enjoy it…

24 The military uses IR to see objects it considers relevant.

25 Jet engines emit infrared light from 3 to 5.5 µm This light is easily distinguished from the ambient infrared, which peaks near 10 m and is relatively weak in this range

26 The Infrared Space Observatory Stars that are just forming emit light mainly in the IR.

27 Detekcja i śledzenie celów The Tactical High Energy Laser uses a high-energy, deuterium fluoride chemical laser to shoot down short range unguided (ballistic flying) rockets. długość fali = 3.6 to 4.2 m Thanks to Michael Gura for this reference!

28 Źródła promieniowania podczerwonego i mikrofalowego w astronomii 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz mm

29 KONIEC


Pobierz ppt "Kolor i jasność gorących obiektów zależą od ich temperatury. Światło termiczne Świecenie gorących obiektów."

Podobne prezentacje


Reklamy Google