Fizyka 3

Konsultacje: p. 329, Mechatronikamarzan@mech.pw.edu.plZaliczenie: 2 sprawdziany (12 pkt każdy) + kartkówki

http:\\adam.mech.pw.edu.pl\~marzan

Promieniowanie elektromagnetyczne

Źródła promieniowania

Lampy żarowe

Lampy jarzeniowe(wyładowcze)

Lampy płomieniowe

Źródła promieniowania

Luminescencja

Diody LED

Lasery

Światło jako cząstka

Foton – brak masy spoczynkowejTeoria Plancka

Stała Plancka

Oddziaływania elektromagnetyczne:nieskończony zasięg, siła maleje z kwadratem odległości. Znaczna siła oddziaływania.

Ciśnienie promieniowania

Radiometr Crookes’a

Radiometr NicholsaŻagiel słoneczny

Ciśnienie promieniowaniaPowierzchnia absorbująca:

Emisja promieniowania

Wszystkie ciała o temperaturze wyższej od 0K emitują promieniowanie.Na promieniowanie termiczne składają się różne długości fal.

Promieniowanie cieplne Wszechświata: 2.7260 ± 0.0013 K

Ciało doskonale czarne

Prawo Kirchoffa

Stosunek zdolności emisyjnej do zdolności absorpcyjnej jest dla wszystkich powierzchni jednakową funkcją częstotliwości i temperatury

Dla ciała doskonale czarnego ε jest zdolnością emisyjną

Prawo Stefana - Boltzmana

(ciało doskonale czarne)5.67×10−8 W · m-2·K-4

Zdolność emisyjna / absorpcyjna

Prawo przesunięć Wiena

Widmo energetyczne latarki

Widmo słońca

Pomiar temperatury

Słońce: temperatura efektywna 5778 K –odpowiada długości światła 502 nm

Lampa żarowa

Thomas Edison, 1879

Joseph Swan 1878

Włókno wolframowe: zakres pracy 2000 do 3300 K (temp. topnienia 3700K)Gaz obojętny: – argon, krypton lub ksenon. Ciśnienie 0.7 bar zapobiega parowaniu włókna

Lampa halogenowa

Gaz szlachetny zawiera halogen – np.. jod, fluor, chlorHalogen reaguje z odparowanym wolframem, tworząc halogenki. W pobliżu żarnika halogenki uwalniają wolfram, regenerując włókno.

Dłuższy czas świeceniaWiększe moce, wyższa temperatura

Lampa żarowa: 8-10Lampa halogenowa: 16

lm/Wlm/W

Lampa halogenowa

Żarówka H7: 55 W dla 12V, 1500 lm ±10% dla 13.2 V

Szkło żarówek samochodowych blokuje promieniowanie UV –wydłuża to czas życia zwierciadła i lampy.

„Katastrofa ultrafioletowa”

Dlaczego potrzebujemy fizyki kwantowej, by wyjaśnić działanie żarówki?

Wzór Rayleigha-Jeansa

Radiancja: Strumień promieniowania/m2/kąt bryłowy [W/m2/sr]Radiancja spektralna: radiancja na jednostkę długości fali.

„Katastrofa ultrafioletowa”

Dlaczego potrzebujemy fizyki kwantowej, by wyjaśnić działanie żarówki?

Wzór Plancka

Energia ciała doskonale czarnego emitowana w postaci kwantów – fotonów.„Gaz” fotonów będących w równowadze termicznej.

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

hν=W+eU0

Energia fotonuPraca wyjścia z metalu

Energia elektronu

Efekt Comptona

Przesunięcie Comptona nie zależy od materiału rozpraszającegohν0+m0c2=hν+mc2

p0=pr+mv)cos1(

00

θνν

−=−cm

hcc

φθννcoscos0 mv

ch

ch

+=

φθν sinsin0 mvc

h−=

Korpuskularna natura światła

Kreacja pary elektron-pozytonZachowane: -Ładunek-Pęd-Energia (Emin=1,2 MeV)

Promieniowanie rentgenowskie

Linie charakterystyczne

Widmo ciągłe

Minimalna długość fali -Elektron traci całą energię w pojedynczym oddziaływaniu z jądrem tarczy