Характеристики теплового излучения

Поток излучения Ф – средняя мощность излучения за время, значительно большее периода световых колебаний. [Вт]

Энергетическая светимость Re - поток излучения, испускаемый 1 м2 поверхности [Вт/м2]

Спектральная плотность энергетической светимости тела r – отношение энергетич.светимости узкого участка спектра к ширине этого участка

Спектр излучения тела – зависимость спектральной плотности от длины волны

Коэффициент поглощения характеризует способность тела поглощать энергию излучения.

α=Фпогл/Фпад

у Абсолютно чёрное тело коэффициент поглощения = для всех длин волн.

У Серое тело коэффициент поглощение меньше 1 и не зависит от длины волны света, падающего на него.

Закон Кирхгофа: при одинаковой температуре отношение спектральной плотности энергетической светимости к монохроматическому коэфф.поглощения одинаково для любых тел, в том числе и для чёрных.

Закон Стефана-Больцмана: энергетическая светимость чёрного тела пропорциональна четвёртой степени его термодинамической температуры. (эта величина - постоянная Стефана-Больцмана).

где — постоянная Планка, k — постоянная Больцмана, c — скорость света

Закон смещения Вина:

длина волны Lмакс, на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорциональна абсолютной температуре Т излучающего тела: Lмакс·Т = b, где b — постоянная, равная 0,2897 см·К. В.

33. Оптические атомные спектры.

Оптические атомные спектры - спектры, возникающие при квантовых переходах между энергетическими уровнями свободных или слабовзаимодействующих атомов. Электроны в атомах могут находиться в стационарных энергетических состояниях. В этих состояниях атомы не излучают и не поглощают энергии. Число электронов в атоме ограничено при отсутствии внешних воздействий они заполняют только часть возможных электронных энергетических уровней с наименьшей энергией. Таким образом, оказываются заполненными нижние электронные уровни, тогда как верхние остаются свободными. Состояние атома с возможной минимальной энергией называют основным.

В ультрафиолетовой области находятся линии серии Лаймана, которая образуется при переходе с верхних энергетических уровней на самый нижний, основной (n_k= 1)

В видимой и близкой ультрафиолетовой областях спектра расположена серия Бальмера, которая возникает вследствие переходов с верхних энергетических уровней на второй (n_k= 2)

К инфракрасной области относится серия Пашена, которая возникает при переходах с верхних энергетических уровней на третий (n_k= 3)

Молекулярные спектры – спектры, возникающие при квантовых переходах молекул с одного энергетического уровня на другой и состоят из совокупности более или менее широких полос, которые представляют собой тесно расположенные линии. Сложность молекулярных спектров по сравнению с атомными обусловлена большим разнообразием движений и энергетических переходов в молекуле

34. Люминесценция. Спектры люм..

Люминесценциейназывают избыточное над тепловым излучение тела, имеющее длительность, значительно превышающую период (~10^-15с) излучаемых световых волн. .. Спектром люминесценции называют зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины волны испускаемого света. Наиболее простые — атомные спектры, в которых указанная выше зависимость определяется только электронным строением атома. Спектры молекул гораздо более сложные. При охлаждении до сверхнизких температур сплошные спектры люминесценции органических соединений, растворенных в определенном растворителе, превращаются в квазилинейчатые

Люминесцируют электронно-возбужденные молекулы (атомы). Люминесценция, вызванная заряженными частицами: ионами – ионолюминесценция, электронами – катодолюминесценция, ядерным излучением – радиолюминесценция. Люминесценцию под воздействием рентгеновского и Y(гамма)-излучения называют рентгенолюминесценцией, фотонов видимого света – фотолюминесценция. При раскалывании некоторых кристаллов возникает триболюминесценция. Эл.полем возбуждается электролюминесценция. Люминесценцию, сопровождающую экзотермическую химическую реакцию, называют хемилюминесценцией. Фотолюминесценциейназывается излучение электромагнитной энергии, возбуждаемое в веществе под действием оптического излучения УФ или видимого диапазонов. Если облучить вещество (люминофор) в любом агрегатном состоянии ультрафиолетовым или видимым электромагнитным излучением, то возможно появление задержанного не менее, чем на 10-12 - 10-10 с, люминесцентного излучения. Максимум спектра этого излучения сдвинут относительно максимума спектра возбуждающего излучения в сторону меньших частот (закон Стокса - Ломмеля). Хемилюминесценция — люминесценция (свечение) тел, вызванная химическим воздействием (например, свечение фосфора при медленном окислении), или при протекании химической реакции (например, каталитические реакции некоторых эфиров щавелевой кислоты с пероксидом водорода в присутствии люминофора). Хемилюминесценция связана с экзотермическими хим. процессами. Люминесцентная микроскопия – метод микроскопии, позволяющий наблюдать первичную или вторичную люминесценцию микроорганизмов, клеток, тканей или отдельных структур, входящих в их состав. Для проведения люминесцентной микроскопии используются либо специальные люминесцентные микроскопы, либо приставки к обычным биологическим микроскопам.

36.Лазер. Когерентность излучения.

Лазер – квантовый генератор видимого диапазона излучения. Виды рабочего вещества лазера: газовые, жидкостные, полупроводниковые и твердотельные. Распределение частиц по потенциальным энергиям в силовых полях – гравитационном, электрическом и др. – называют распределение Больцмана.

Под инверсной заселенностьюпонимают 2 различных уровня,когда на верхнем больше атомов чем на нижнем,служит для усиления падающего излучения

Энергия накачки лазера поставляется как эл ток или как свет волнами различной длины. Такой свет может быть обеспечен лампой или другим лазером. Основные компоненты: активная среда лазера, лазерная энергия накачки, высокий отражатель, прибор сцепки и лазерный луч. Активная среда расположена в рефлексивной оптической впадине, куда направляется энергия накачки. Особенности лазерного излучения 1) Когерентность. Пространственная выражается в однотипности волнового фронта, т. е. пики и спады волн располагаются параллельно, когда свет выходит из лазера. Это обеспечивает синхронизацию фаз и фокусировку на очень маленькие участки. 2) Монохромность (временная). световые волны имеют одинаковую длину. 3) Коллимация. все лучи, испускаемые лазером, параллельны и не рассеиваются с расстоянием. 4) Достаточно большая мощность.

37. Виды радиоактивных излучений.

Радиоактивность -явление самопроизвольного превращения одних атомных ядер в другие, сопровождающееся испусканием различных видов ионизирующих излучений. естественная рад. встречается у неустойчивых ядер,существующих в природных условиях. искусственная ради. ядер образованных в результате ядерных реакций. а-распад состоит в самопроизвольно превращении ядра с испуcканием £частицы. Бета распад внутриядерное превращение нейтрона и протона. Бывает электронный вылет из ядра в частицы. Позитронный превращается протон в нейтрон внутри ядра. Электронный захват. Захват ядром одного внутреннего электрона атома и результате протон превращается в нейтрон. Закон радиоактивного распада:число радиоактивных ядер, которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону:

Лямбда- постоянная распада, N0- начальное число радиоактивных ядер. Cкорость распада пропорциональна числу частиц вылетающих из препарата в секунду. активность препарата тем больше, чем больше радиоактивных ядер и чем меньше их период полураспада.

38.Взаимодействие заряженных (α-, β- и μ-излучений) с веществом

Ионизирующим излучениемназывается любое излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию ионов разных знаков.

Взаимодействие с веществом α– излучения

α-частицы сильно взаимодействуют с различными веществами, т. е. легко поглощаются ими.При прохождении через вещество a-частицы почти полностью отдают свою энергию в результате электростатического взаимодействия с электронами оболочек атомов.

Энергия α-частиц идет на ионизацию и возбуждение атомов поглощающей среды (ионизационные потери).

Взаимодействие с веществом β- излучения

Вероятность взаимодействия β-частиц с веществом меньше, чем для α-частиц, так как β-частицы имеют в два раза меньший заряд

Взаимодействие электронов и позитронов с веществом качественно одинаково и складывается из трех основных процессов:

упругого рассеяния на атомных ядрах;

рассеяния на орбитальных электронах;

неупругих столкновений с атомным ядром.

В случае применения тяжелых материалов возникает тормозное (вторичное) излучение, которое является рентгеновским и обладает большой проникающей способностью.