intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Vật lý đại cương và vật lý hiện đại: Chương 1 - PGS.TS. Lê Công Hảo

Chia sẻ: Minh Tuyết | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

38
lượt xem
7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật lý đại cương và vật lý hiện đại - Chương 1: Tính chất hạt của sánh sáng" cung cấp cho người học các kiến thức: Bức xạ nhiệt của vật đen, các định luật phát xạ của VĐTĐ, thuyết lượng tử Planck và thuyết photon Einstein, hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý đại cương và vật lý hiện đại: Chương 1 - PGS.TS. Lê Công Hảo

  1. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN Vật lý hiện đại Vật lý lượng tử Nguyên tử PGS.TS. Lê Công Hảo
  2. MOÂ HÌNH VAÄT LYÙ Áp dụng lý thuyết cũ Tìm kiếm lý thuyết mới Mở rộng lý thuyết Hiện tượng vật lý MỘT LÝ THUYẾT MỚI Xây dựng công cụ mới RA ĐỜI để giải quyết vấn đề 2
  3. VAÄT LYÙ LÖÔÏNG TÖÛ Vaøo cuoái theá kyû 19 nhieàu söï kieän thöïc nghieäm ñaõ khaúng ñònh tính chaát soùng cuûa aùnh saùng. Nhöng cuõng chính trong thôøi gian ñoù ñaõ xuaát hieän nhöõng tröôøng hôïp maø ngöôøi ta khoâng theå giaûi thích ñöôïc neáu chæ döïa treân giaû thuyeát soùng. 1. Böùc xaï cuûa vaät ñen tuyeät ñoái 2. Hieäu öùng quang ñieän 3
  4. VAÄT LYÙ LÖÔÏNG TÖÛ Max Planck: ñaõ phaûi ñeà xuaát ra moät giaû thuyeát môùi, maø sau naøy ngöôøi ta coi noù laø cô sôû cuûa lyù thuyeát löôïng töû. Giaû thuyeát naøy cho thaáy aùnh saùng ngoaøi tính chaát soùng coøn coù moät tính chaát khaùc: tính chaát haït. 4
  5. VAÄT LYÙ LÖÔÏNG TÖÛ Chöông 1: Tính chaát haït cuûa aùnh saùng Chöông 2: Löôõng tính soùng haït cuûa vaät chaát Chöông 3: Phöông trình Schroedinger Chöông 4: Nguyeân töû 5
  6. Chöông 1: Tính chaát haït cuûa aùnh saùng 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ 1.3. Thuyeát löôïng töû Planck vaø thuyeát photon Einstein 1.4. Hieäu öùng quang ñieän 1.5. Hieäu öùng Compton 6
  7. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.1. Böùc xaï 1.1.2. Böùc xaï nhieät 1.1.3. Phoå böùc xaï nhieät 1.1.4. Sự caân bằng nhieät 1.1.5. Heä soá haáp thuï ñôn saéc 1.1.6. Vaät ñen tuyeät ñoái 7
  8. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.1. Böùc xaï Böùc xaï laø hieän töôïng moät vaät theå naøo ñoù do kích thích hoaëc cöôõng böùc phaùt ra caùc soùng ñieän töø. Quaù trình phaùt vaø lan truyeàn soùng ñieän töø laø quaù trình lan truyeàn naêng löôïng. Caùc vaät phaùt soùng ñieän töø phaûi chuyeån ñoåi moät naêng löôïng naøo ñoù thaønh naêng löôïng soùng. 8
  9. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.1. Böùc xaï Coù nhieàu caùch laøm cho vaät theå phaùt soùng ñieän töø : ▪ Taùc duïng hoaù hoïc (phaûn öùng ñoát chaùy phoát pho seõ phaùt saùng). ▪ Taùc duïng nhieät ( daây toùc boùng neon chaùy saùng). ▪ Duøng naêng löôïng cuûa doøng ñieän ñeå phaùt soùng ñieän töø 9
  10. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.2. Böùc xaï nhieät Thöïc nghieäm cho thaáy ôû nhieät ñoä thaáp caùc vaät cuõng phaùt ra soùng ñieän töø. Nguyeân nhaân: laø söï chuyeån ñoäng nhieät cuûa caùc phaân töû beân trong vaät. Vaäy böùc xaï nhieät laø soùng ñieän töø phaùt ra töø caùc vaät theå bò kích thích bôûi taùc duïng nhieät. 10
  11. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.3. Phoå böùc xaï nhieät ÔÛ moät nhieät ñoä nhaát ñònh, vaät coù theå phaùt ra nhieàu loaïi böùc xaï khaùc nhau, töông öùng vôùi caùc böôùc soùng khaùc nhau. Ngöôøi ta thöôøng quan taâm ñeán söï phaân boá cuûa naêng löôïng phaùt ra theo böôùc soùng: xem naêng löôïng phaùt ra öùng vôùi böôùc soùng naøo ñoù laø baèng bao nhieâu. Söï phaân boá naøy ñöôïc goïi laø phoå böùc xaï nhieät. 11
  12. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.4. Sự caân bằng nhieät Xeùt moät ly nöôùc ñöôïc ñaët trong khoâng khí: ▪ Nöôùc vaø khoâng khí luoân luoân coù söï trao ñoåi naêng löôïng ▪ Nöôùc noùng hôn khoâng khí, naêng löôïng do noù phaùt ra lôùn hôn naêng löôïng noù thu vaøo, nöôùc laïnh daàn ñi. Traïng thaùi caân baèng nhieät, laø traïng thaùi ñaït ñöôïc khi nhieät ñoä cuûa nöôùc caân baèng vôùi nhieät ñoä khoâng khí . 12
  13. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.4. Sự caân bằng nhieät Trong traïng thaùi caân baèng nhieät, löôïng naêng löôïng maø vaät haáp thuï vaø phaùt ra döôùi daïng böùc xaï nhieät trong moät ñôn vò thôøi gian laø baèng nhau. Naêng löôïng do vaät phaùt ra baèng naêng löôïng do noù thu vaøo, neân vaät naøo coù khaû naêng haáp thuï caøng maïnh thì khaû naêng phaùt ra böùc xaï cuõng maïnh 13
  14. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.5. Heä soá haáp thuï ñôn saéc Heä soá haáp thuï: ñoù laø tæ soá giöõa phaàn naêng löôïng haáp thuï ñöôïc treân toång soá naêng löôïng ñeán ñaäp vaøo vaät. Neáu ta chæ tính tæ soá naøy rieâng cho moät loaïi böùc xaï coù böôùc soùng  thì tæ soá ñoù ñöôïc goïi laø heä soá haáp thuï ñôn saéc vaø kyù hieäu laø a(). a() phuï thuoäc vaøo böôùc soùng  ñang xeùt, nhieät ñoä cuûa vaät, vaät lieäu caáu taïo neân vaät cuõng nhö tính chaát cuûa beà maët vaät (trôn hay nhaùm). Caùc vaät coù maøu ñen haáp thuï vaø phaùt böùc xaï maïnh hôn caùc vaät maøu traéng. 14
  15. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.6. Vaät ñen tuyeät ñoái Vaät ñen tuyeät ñoái (VÑTÑ) laø moät vaät lyù töôûng, coù khaû naêng haáp thuï moïi böùc xaï ñieän töø chieáu vaøo noù, nghóa laø noù coù heä soá haáp thuï ñôn saéc a() = 1 ñoái vôùi moïi böôùc soùng . Khi ôû caân baèng nhieät, VÑTÑ laø vaät phaùt ra böùc xaï maïnh nhaát. Phoå böùc xaï nhieät cuûa VÑTÑ chæ phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä maø khoâng phuï thuoäc vaät lieäu laøm neân noù. 15
  16. 1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen 1.1.6. Vaät ñen tuyeät ñoái Xeùt maãu vaät ñen coù tính chaát ñaëc tröng cuûa vaät ñen tuyeät ñoái: ▪ Bình kín, roãng coù moät loã troáng nhoû. ▪ Phía trong thaønh bình coù phuû lôùp moà hoùng ñen ñeå taêng naêng suaát haáp thu taïi thaønh bình. ▪ Moïi böùc xaï ñi qua loã hoång vaøo bình haàu nhö ñeàu bò giöõ laïi trong bình. 16
  17. 1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ 1.2.1. Naêng suaát böùc xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ 1.2.2. Ñònh luaät Stefan-Boltzmann 1.2.3. Ñònh luaät Wien 1.2.4. Söï khuûng hoaûng ôû vuøng töû ngoaïi 17
  18. 1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ 1.2.1. Naêng suaát böùc xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ Naêng suaát phaùt xaï ñôn saéc: Treân beà maët VÑTÑ, ôû nhieät ñoä T, laáy moät dieän tích dS (cm2). Xeùt caùc soùng ñieän töø phaùt ra töø dieän tích ñoù vaø coù böôùc soùng naèm trong ( , + d ) (m). Naêng löôïng do caùc soùng ñieän naøy mang ñi trong 1s laø dW(watt). Khi ñoù tæ soá : dW R T () = dS. d ñöôïc goïi laø naêng suaát phaùt xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ. 18
  19. 1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ 1.2.1. Naêng suaát böùc xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ Tích soá RT().d (W.m-2) laø naêng suaát phaùt böùc xaï coù böôùc soùng (, +d ) trong moät ñôn vò dieän tích beà maët vaät. Tích phaân:  I ( T) = R T ( ). d 0 laø naêng suaát phaùt xaï toaøn phaàn öùng vôùi nhieät ñoä T. Noù cho bieát löôïng naêng löôïng phaùt ra töø moät ñôn vò dieän tích beà maët vaät trong moät ñôn vò thôøi gian. 19
  20. 1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ 1.2.1. Naêng suaát böùc xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ Thực nghiệm của Lummer vaø Pringsheim Khi T caøng cao, dieän tích 1.0 2.0 3.0 4.0 70 naêng suaát böùc xaï ñôn saéc R T() (watts/cm .m) cuûa mieàn naèm döôùi ñöôøng 2200K 2 60 cong RT() caøng lôùn, nghóa 50 Rayleigh-Jeans 1600K laø I(T) caøng lôùn. 2000K 40 30 1800K Moãi nhieät ñoä, coù max, ôû ñoù 20 1600K vaät phaùt xaï maïnh nhaát, 10 nhieät ñoä caøng cao thì max caøng dòch veà phía soùng 0 böôùc soùng  (m) m1 m2 m3 m4 ngaén. 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2