1 / 29

Kolor i jasność gorących obiektów zależą od ich temperatury .

Światło termiczne Świecenie gorących obiektów. Kolor i jasność gorących obiektów zależą od ich temperatury . Promieniowanie cieplne ciał. n Promieniowanie cieplne ciał . Każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego (T > 0 K) emituje energię w postaci fali elektromagnetycznej.

amil
Download Presentation

Kolor i jasność gorących obiektów zależą od ich temperatury .

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

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

  2. Promieniowanie cieplne ciał. nPromieniowanie cieplne ciał. Każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego (T > 0 K) emituje energię w postaci fali elektromagnetycznej. n Strumień energii DRl emitowanej w przedziale długości fal od l do l+Dl z elementarnej powierzchni ciała DS, charakteryzujemy poprzez spektralną zdolność emisyjną ciałarl. nStopień absorpcji fali elektromagnetycznej charakteryzujemyspektralną zdolnością absorpcyjną al,: zdefiniowaną jako stosunek strumienia energii DFl absorbowanej w zakresie spektralnym od l do l+ Dl do strumienia energii DF0l padającej na daną powierzchnię w tym samym zakresie spektralnym, czyli al.=DFl/ DF0l

  3. Ciało czarne (doskonale) Ciało czarne (CC) emituje widmo ciągłe, którego kształt zależy od temperatury CC emitujeświatło na każdej długości falil. Ciało czarne w wyższej temperaturze emituje większą całkowitą energię od ciała w niższej temperaturze Widmo CC w wyższej temperaturze posiada maksimum na krótszejlniż widmo CC w temperaturze niższej

  4. visible Co wiedziano w okresie przed powstaniem mechaniki kwantowej? • Prawo Stefana-Boltzmana : Stefan - eksperyment (1879) • Boltzmann, klasyczna termodynamika (1884) • W(T) całkowita moc promieniowania na • jednostkę powierzchni na wszystkich • długościach fali s = 5.67 x 10-8 W m-2K-4 • 2. Prawo przesunięć Wiena experyment (1883) • lmax(T) to długość fali dla której występuje • maksimum świecenia • 3. Widmo ciała doskonale • czarnego • eksperyment • teoria klasyczna zawodzi! lmax T = 2.8978 x 10-3 m·K

  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 Gęstość energii gdzie Eave= średnia energia “modu” = kT z rozkładu Boltzmanna n(l) = liczba drgajacych modów wnęki • Raleigh-Jeans równanie dobre dladużych l (niskie energie). • ALE, rośniedo nieskończoności dlamałychl (wysokich energii). katastrofa w UV! Rayleigh-Jeans experiment

  8. Promieniowanie ciała doskonale czarnego Max Planck(1900) • korpuskularna natura światła, • ciało czarne absorbuje, jak również emituje, wszystkie długości fal, • obserwowane widmo promieniowania CDCnie odpowiadateorii klasycznej (Rayleigh-Jeans law)  katastrofa w UV

  9. E2, N2 E1,N1 Ciało czarne (doskonale), do wyjaśnienia emisji CC potrzebna jest emisja wymuszona Stimulated Emission

  10. Widmo ciała czarnego: prawo Plancka • prawo Plancka początkowo okreslono empirycznie (próby i błędy!) • wyprowadzone z zał: skwantowania promieniowania, i.e. istnienia fotonów ! • małel 0.dużel Raleigh-Jeans. gdzie Eave jest opisane rozkładem Boseg-Einsteina:E = hc/l Rayleigh-Jeans Planck’s Law

  11. Widmo ciała czarnego: prawo Plancka Max Planck wyjaśnił krzywe emisji zakładając, że energia fotonów jest skwantowana E = hn h=6.626 X 10-34 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 (1,3810-23 J/K), c – prędkość światła, h – stała Plancka (6,6310-34 J  s),

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

  14. Prawo Plancka Prawo Stefana-Boltzmana Prawo przesunięć Wiena Prawa emisji termicznej

  15. Prawa emisji termicznej

  16. Promieniowanie ciała doskonale czarnego T1 T2 Prawo Wiena:

  17. y x Żarówka wolframowa: Hot is Good! • 3000 K • 20 Lumens /Watt • lpeak=1.22mm • x = .4357y = .4032 z = .1610 • 3400 K uwaga: (3400/3000)4=1.64) • 34 Lumens / Watt uwaga: 20X1.64=33 • lpeak=1.09mm • x = .4112y = .3935 z = .1953

  18. Prawo przesunięć Wiena

  19. Prawo Stefana – Boltzmanna Josef Stefan w 1879i Ludwig Boltzmann w 1884 F=T4 =5.6705x10-5 erg/cm2/s/K4

  20. Termowizja,pomiar temperaturyobiektów Gejzer Linda Hermans-Killam, outreach@ipac.caltech.edu

  21. Detektorkłamstwa I don’t really buy this, but I thought you’d enjoy it…

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

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

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

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

  26. Źródła promieniowania podczerwonego i mikrofalowego w astronomii 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz m m mm

  27. KONIEC

More Related