КИ́РХГОФА ЗАКО́Н ИЗЛУЧЕ́НИЯ
КИ́РХГОФА ЗАКО́Н ИЗЛУЧЕ́НИЯ, один из осн. законов теплового излучения, устанавливающий зависимость между испусканием и поглощением излучения определённой частоты $ν$ телом с темп-рой $T$ . Открыт Г. Р. Кирхгофом в 1859. Согласно К. з. и., в условиях термодинамич. равновесия отношение испускательной способности тела (поверхности непрозрачного тела) к его поглощательной способности одинаково для любых тел и является универсальной функцией частоты $ν$ (или длины волны $λ$ ) излучения и абсолютной темп-ры тела $Т$ (конкретный вид этой функции получен в 1900 М. Планком , см. Планка закон излучения ). К. з. и. справедлив как для определённого элемента телесного угла распространения излучения, так и в пределах телесного угла $2\pi$ .
Закон излучения Кирхгофа
Известно, что при падении электромагнитного излучения на некоторое тело часть его отражается, часть поглощается и часть может пропускаться. Доля поглощаемого излучения на данной частоте называется поглощательной способностью тела α ( ν , T ) . С другой стороны, каждое ε ( ν , T ) , именуемым излучательной способностью тела. Согласно закону излучения Кирхгофа справедливо следующее выражение:
Здесь ε ( ν , T ) — универсальная функция частоты и температуры, именуемая излучательной способностью абсолютно чёрного тела.
По определению, абсолютно чёрное тело поглощает всё падающее на него излучение, т.е. α ( ν , T ) = 1. Реальные тела имеют поглощательную способность меньшую единицы, а значит, в соответствии с законом Кирхгофа, и меньшую чем у абсолютно чёрного тела излучательную способность при той же температуре на той же частоте.
Закон Кирхгофа объясняет хорошо известные экспериментальные факты:
- вещество излучает сильнее на тех частотах, на которых сильнее поглощает;
- хорошо поглощающее тело одновременно является интенсивно излучающим.
Если предположить, что коэффициент поглощения тела не зависит от частоты (серое тело), тогда при переизлучении энергии не происходит её перераспределения по частотам и спектр серого тела имеет такой же вид, как и у абсолютно чёрного тела.
Применения закона Кирхгофа [ ]
В астрофизике [ ]
В астрофизике закон Кирхгофа часто применяется в следующем виде:
где j ν — α ν — α ν = χ ν ρ = 1 / l ν , где ρ — плотность вещества, а χ ν и l ν — соответственно непрозрачность и эффективная длина пробега фотонов для частоты ν ); B ν ( T ) (T)> — интенсивность излучения абсолютно чёрного тела.
Закона Кирхгофа справедлив только для случаев термодинамическом равновесии между частицами излучающего вещества оказывается хорошим приближением. Степень отклонения от закона Кирхгофа может служить мерой отличия излучения космических объектов от теплового.
Ссылки [ ]
- Физическая энциклопедия, т.2 — М.:Большая Российская Энциклопедия стр.368 и стр.369
- Физика космоса: маленькая энциклопедия, М., «СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ»,1986 [[1]]
Функция кирхгофа в чем измеряется
а). Сформулируйте закон Кирхгофа для теплового излучения. Какой физический смысл имеет универсальная функция Кирхгофа?
Отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела, оно является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией длины волны и температуры.
Закон Кирхгофа: где — испускательная способность тела, – поглощательная способность, — универсальная функция Кирхгофа, Т —температура тела.
Сами величины и , взятые отдельно, могут меняться чрезвычайно сильно при переходе от одного тела к другому. Отношение их одинаково для всех тел. Это значит, что тело, сильнее поглощающее какие-либо лучи, будет сильнее эти лучи и испускать.
Физический смысл имеет универсальная функция Кирхгофа: — универсальная функция Кирхгофа есть не что иное, как испускательная способность абсолютно черного тела.
б). Нарисуйте график зависимости фототока I ф от напряжения U между электродами. Как изменится этот график, если: а) частота све та,
освещающего фотокатод, увеличится в два раза? б) интенсив ность света увеличится в два раза?
в). Почему в спектре водорода так много линий, если у атома водо рода всего лишь один электрон?
Энергия электрона в атоме слагается из кинетической энергии движения по орбите и потенциальной энергии в электрическом поле ядра. Энергия электрона на круговой орбите, а следовательно , и энергия атома в целом зависят от радиуса орбиты: меньшему радиусу орбиты соответствует меньшая энергия атома. Из квантовой механики следует, что энергии электронов в атомах могут принимать только определенные дискретные значения. Состояния, отвечающие этим значениям энергии, называются энергетическими уровнями . Т.к. энергия определяется радиусом орбиты, то каждому энергетическому уровню атома отвечает орбита определенного избранного радиуса. Основному энергетическому уровню атома соответствует орбита наименьшего радиуса. Нормально электрон находится на этой орбите. При сообщении достаточно большой энергии( при столкновении друг с другом) электрон переходит на другой энергетический уровень, т.е. перескакивает на одну из внешних орбит. В таком возбужденном состоянии атом неустойчив. Через некоторое время электрон переходит на более низкий уровень, т.е. перескакивает на орбиту меньшего радиуса. При переходе электронов на более низкие уровни излучаются спектральные линии. Совокупность линий, отвечающих переходам на один и тот же нижний уровень, образует спектральную серию. Переход электрона с дальней орбиты на ближнюю сопровождается испусканием светового кванта. При переходе электрона с уровней на основной уровень излучаются спектральные линии Сирии Лаймана (они лежат в невидимой ультрафиолетовой области спектра). При переходе электрона на уровень с уровней излучаются спектральные линии серии Бальмера (они лежат в видимой оптической области). При переходе электрона на уровень с высоких уровней излучаются линии серии Пашена (они лежат в невидимой инфракрасной области спектра). Имеются и другие серии линий в спектре атома водорода, соответствующие переходам на уровни с более высоких уровней.
г). Почему деление тяжелых ядер и синтез легких ядер сопровождает ся выделением большого количества энергии? Когда на один нуклон выделяется большая энергия? Почему?
2. Частица находится в основном состоянии в одномерной прямо угольной потенциальной яме ширины L с абсолютно непроницае мыми стенками (0 x L ). Найти вероятность пребывания частицы в области L /3 x L /3 .
З.При взаимодействии свободного электрона с квантом света длиной волны 0.01 нм комптоновское смещение оказалось равным 0.0024нм. Определите: а) угол рассеяния кванта; б) энергию рассеян ного кванта; в) энергию, переданную электрону отдачи.
Законы Кирхгофа
Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p-1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.
Второй закон
Второй закон Кирхгофа (Закон напряжений) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:
для постоянных напряжений:
для переменных напряжений:
Иными словами, при обходе цепи по контуру, потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Если цепь содержит m ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве mi, то она описывается m-mi-(p-1) уравнениями напряжений. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, является закон Ома для этой цепи.
Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.
Материалы по теме:
- Четырехпроводная схема подключения источника питания и нагрузки
- Измерение сопротивления на переменном токе
- Измерение RLС. Эквивалентный режим
- Характеристическое сопротивление
- Тангенс угла потерь