2: Випромінювання чорного тіла
У цій главі коротко узагальнено деякі формули та теореми, пов'язані з випромінюванням чорного тіла. Невелика точка стилю полягає в тому, що коли слово «чорне тіло» використовується як прикметник, воно зазвичай пишеться як єдине слово без переносів, як у «випромінюванні чорного тіла»; тоді як коли «тіло» використовується як іменник, а «чорний» як прикметник, використовуються два окремі слова. Таким чином чорне тіло випромінює випромінювання чорноготіла. Сонце випромінює енергію лише дуже приблизно, як чорне тіло. Випромінювання від Сонця - це лише дуже приблизно випромінювання чорноготіла.
- 2.2: Випромінювання в порожнині корпусу
- Ми також припустимо, що через різницю в природі стінок двох порожнин щільність випромінювання в одній більше, ніж в іншій. Давайте відкриємо двері на мить. Випромінювання буде текти в обох напрямках, але буде чистий потік випромінювання від порожнини високої щільності випромінювання до порожнини низької щільності випромінювання. Як наслідок, температура однієї порожнини підвищиться, а температура іншої знизиться.
- 2.3: Закон Кірхгофа
- Закон Кірхгофа, а також його дослідження з Бунсеном (який винайшов пальник Бунзена для цієї мети), що показують, що кожен елемент має свій характерний спектр, являє собою одне з найважливіших досягнень фізики та хімії середини дев'ятнадцятого століття.
- 2.4: Діафрагма як чорне тіло
- Проткніть невеликий отвір в бічній частині вольєра. Випромінювання тепер буде виливатися з корпусу зі швидкістю на одиницю площі, яка дорівнює швидкості, з якою стіни випромінюються зсередини. Іншими словами, вихід випромінювання, що виходить з отвору, таке ж, як і опромінення всередині. Тепер опромінюємо отвір зовні. Випромінювання увійде в отвір, і дуже мало його знову вийде; чим менше отвір, тим більше майже буде вся енергія, спрямована на отвір f
- 2.5: Рівняння Планка
- Важливість рівняння Планка в ранньому народженні квантової теорії добре відома. Його теоретичним виведенням розглядається на курсах зі статистичної механіки. У цьому розділі я просто даю відповідні рівняння для довідки.
- 2.6: Закон Відня
- Закон Відня стверджує, що крива випромінювання чорного тіла для різних температур піки при довжині хвилі обернено пропорційній температурі.
- 2.7: Закон Стефана (Закон Стефана-Больцмана)
- Закон Стефана - Больцмана описує потужність, випромінювану від чорного тіла з точки зору його температури, і стверджує, що загальна енергія, що випромінюється на одиницю площі поверхні чорного тіла на всіх довжині хвиль в одиницю часу, прямо пропорційна четвертій потужності термодинамічної температури чорного тіла T.
- 2.8: Термодинамічний аргумент
- Закони Віена та Стефана можуть бути отримані шляхом диференціації та інтеграції відповідно рівняння Планка. Закон Стефана був отриманий з простого термодинамічного аргументу задовго до виведення рівняння Планка, і не потрібно знати рівняння Планка, не кажучи вже про те, як його диференціювати або інтегрувати, щоб прийти до закону Стефана. Однак ви повинні знати трохи термодинаміки.
- 2.9: Безрозмірні форми рівняння Планка
- Функції Планка (довжини хвилі або частоти та температури) можуть бути згорнуті на безрозмірні функції однієї змінної, якщо ми виражаємо існування в одиницях максимального виходу, а довжину хвилі або частоту в одиницях довжини хвилі або частоти, при якій відбувається максимум.
- 2.10: Виведення законів Відня та Стефана
- Закони Віена та Стефана знайдені відповідно шляхом диференціації та інтеграції рівняння Планка.