Kvantna optikaToplotno zračenje

Apsorpciona sposobnost tela je sposobnost apsorbovanja energije zračenjaiz intervala l, l+l na površini tela dS za vreme dt.

Apsorpciona moć tela je sposobnost apsorbovanja energije zračenja po svim talasnim dužinanma na površini tela dS za vreme dt.

Emisiona sposobnost tela je sposobnost tela da na intervalu talasnih dužina l, l+l izrači sa površine tela dS datu energiju u vremenskom intervalu dt.

Emisiona sposobnost tela je sposobnost tela da po svim talasnim dužinama izrači sa površine tela dS datu energiju u vremenskom intervalu dt.

ili gustini energije zračenja.

- Vinov zakon pomeranjaVinov zakon pomeranja

Kako temperatura raste, maksimum krive intenziteta zračenja postaje viši i pomera se ka kračim talasnim dužinama

Isprekidana plave linije su vrednosti od λm za svaku drugu vrednost temperaturu T

Ova slika je reprezentativna za Vinov zakon pomeranja i prikazuje opšti oblik krive intenziteta zračenja na određenoj temperaturi.

Ukupna energija koju zrači crno telo na svim frekvencijama (u jedinici vremena sa jedinične površine), dakle snaga zračenja, zavisi samo od temperature -to predstavlja Štefan-Bolcmanov zakon zračenja.

-ŠtefanŠtefan--Boltzmanov zakon zračenja za crno Boltzmanov zakon zračenja za crno

telotelo::

E0 - Emisiona moć crnog tela

40 T)T(E

--ŠtefanŠtefan--Bolcmanov zakon zračenja za sivo teloBolcmanov zakon zračenja za sivo telo

Emisina moć sivog tela

σ=5.7·10−8W/m2 K4 Štefan-Bolcmanova konstanta

Dakle tela ne mogu emitovati niti apsorbovati proizvoljne količine energije zračenja.

Po Plankovoj predpostavci atomi se ponašaju kao harmonijski oscilatori koji emituju ili apsorbuju energiju zračenja samo u količinama proporcionalnim njihovoj frekvenci ν. Zato možemo reči da i:

Fotoelektrični efekat je pojava da se pod uticajem elektromagnetnog zračenja iz metala oslobađaju elektroni.

1.Fotoni elektromagnetnog zračenja veće frekvencije(manje λ) uzrokuju veće kinetičke energije fotoelektrona.

2.Veći intenzitet svetlosti (veći svetlosni fluks Φ) uzrokuje samo povećan broj fotoelektrona, a ne i njihovu veću kinetičku energiju.

Prema talasnoj teoriji svetlosti, međutim, veći intenzitet bi, nasuprot tome, trebao uzrokovati i veće kinetičke energije izbijenih elektrona iz metala, što eksperimentom nije utvrđeno.

Kinetička energija fotoelektrona se određuje na osnovu razlike potencijala između elektroda u vakuumskoj cevi:

sk VeE

FOTOELEKTRIČNI EFEKAT

elektrona

-fotoroj b

Dakle, što je veči intenzitet elektromagnetnog zračenja to je broj fotoelektrona veči a što je elektromagnetno zračenje sa večom frekvencom to je kinetička enrgija elektrona veča.

3.Fotoefekat se javlja samo ako je talasna dužina upadnog zračenja manja od neke granične λ0 -crvena granica fotoefekta. Ona je karakteristična veličina za dati materijal koji ispoljava fotoefekat.

0

4.Fotoelektroni se emituju praktično trenutno iz metala, čak i pri malim intenzitetima upadne svetlosti, iako klasična talasna teorija predviđa izvesno vreme neophodno za pojavu efekta, dok se dovoljno energije ne apsorbuje u metalu da elektron napusti njegovu površinu.

kE

Prema Ajnštajnovom tumačenju, fotoni (paketi svetlosne energije elektromagnetnog zračenja, koji nastaju kada oscilatori materije koja emituje svetlost, skokovito menjaju vrednost svog energetskog stanja) u sudaru sa vezanim elektronom u metalu deo energije predaju za vršenje izlaznog rada iz metala Ai , a ostatak energije predstavlja kinetičku energiju Ek elektrona.

Ovim tumačenjem se svetlosti pripisuju korpuskularna(čestična) svojstva, iako se ovde radi o kvazi-čestici, čestici bez mase, koja postoji samo pri kretanju. Drugim rečima, elektromagnetno zračenje, zavisno od pojave, manifestuje dualistički (i talasni i čestični) karakter.

Spoljašnji fotoefekat - kada fotoelektroni imaju dovoljnu energiju da izađu u spoljašnji prostor.

Unutrašnji fotoefekat (kod dielektrika i poluprovodnika) -elektroni ne napuštaju materijal, već se samo pobuđuju i povećavaju provodljivost materijala.

Primena: fotoćelije, fotootpornici, fotomultiplikatori, solarne ćelije, …