Основні теоретичні відомості. до виконання лабораторних робіт

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ФІЗИКА

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт

для студентів усіх спеціальностей

денної та заочної форм навчання

Розділ “Квантова оптика”

СХВАЛЕНО

на засіданні

Всі цитати, цифровий кафедри фізики

та фактичний матеріал, Протокол №7

бібліографічні відомості від 12.12. 06 р.

перевірені. Написання

одиниць відповідає стандартам

Зав. кафедри _____________

“____” _____________ 2006 р.

Київ НУХТ 2006

Фізика: Метод. вказівки до викон. лаборатор. робіт для студ. усіх спец. ден. та заоч. форм навч. Розд. “Квантова оптика” / Уклад.: В.Є. Носенко, В.С. Зубченко, Л.А. Мусатенко, С.І. Літвинчук – К.: НУХТ, 2006. – 39 с.

Рецензент Б.І. Вербицький, канд. техн. наук

Укладачі: В.Є. Носенко, канд. фіз.-мат. наук

В.С. Зубченко, канд. фіз.-мат. наук

Л.А. Мусатенко, канд. фіз.-мат. наук

C.І. Літвинчук, канд. техн. наук

Відповідальний за випуск А.М. Король, доктор. фіз.-мат. наук, проф.

Пропоновані методичні вказівки розраховані на студентів усіх спеціальностей і форм навчання, які виконують лабораторні роботи з розділу “Квантова оптика”.

У написанні методичних вказівок брали участь викладачі кафедри: доц. В.Є. Носенко (роб. КО 1, КО 5), доц. В.С. Зубченко (роб. КО 3, КО 4), ст. викл. Л.А. Мусатенко (роб. КО 5, КО 6), доц. С.І. Літвинчук (роб. КО 2).

Лабораторна робота КО 1

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ПЕРЕВІРКА НАСЛІДКІВ ІЗ ЗАКОНУ КІРХГОФА

Мета роботи: ознайомитися з явищем теплового випромінювання та його характеристиками; за допомогою експерименту переконатися, що тіла, які краще поглинають електромагнітні хвилі, краще їх і випромінюють.

Основні теоретичні відомості

Випромінювання світла відбувається при переходах збуджених атомів і молекул із станів з більшими значеннями енергії в стани з меншими.

Теплове випромінювання – це електромагнітне випромінювання, яке випускається атомами і молекулами, які збуджуються при їх співударах у процесі теплового руху, тобто за рахунок внутрішньої енергії тіла.

Теплове випромінювання тіла, що знаходиться в термодинамічній рівновазі з оточуючими тілами, називається рівноважним. Рівноважне випромінювання однорідне і неполяризоване, напрями його поширення рівноймовірні, напрями векторів напруженості електричного та магнітного полів у будь-яких точках простору з часом змінюються хаотично.

Перед тим, як аналізувати закони теплового випромінювання тіл, введемо деякі необхідні поняття.

Повна (інтегральна) випромінювальна здатність або енергетична світність Е(Т) чисельно дорівнює енергії, яку випромінює тіло при даній температурі Т з одиниці поверхні за одиницю часу в інтервалі частот від до (або в інтервалі довжин хвиль від до ). Одиниця вимірювання енергетичної світності 1 СІ _Е(Т) = 1 Дж / м² · с.

Спектральна (диференціальна) випромінювальна здатність – фізична величина, яка дорівнює кількості енергії електромагнітних хвиль у вузькому інтервалі частот від до (або в інтервалі довжин хвиль від до ), що випромінюється в усіх можливих напрямах із одиниці поверхні за одиницю часу при даній температурі. Вона є функцією частоти (довжини) хвилі і температури: або .

Зв’язок між повною та спектральною випромінювальною здатностями тіла визначається так:

(1.1)

або

. (1.2)

Повна поглинальна здатність тіла А(Т) показує, яку частину падаючого випромінювання поглинає тіло при заданій температурі.

Спектральна поглинальна здатність тіла а(,Т) або а(,Т) показує, яку частину падаючого випромінювання в інтервалі частот від до (або довжин хвиль від до ) поглинає тіло при заданій температурі. Тіло, яке здатне повністю поглинати все падаюче на нього випромінювання довільних частот (довжин хвиль) при будь-яких температурах, називають абсолютно чорним (а.ч.т.).