ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет»

Кафедра физики

Основы Квантовой физики

методические указания

к решению задач

по дисциплине «Физика»

для студентов всех технических направлений

и специальностей очной формы обучения

Воронеж 2014

Составители: канд. физ.-мат. наук А.Г. Москаленко,

канд. техн. наук М.Н. Гаршина,

канд. физ.-мат. наук Е.П. Татьянина

УДК 531 (07)

Основы квантовой физики: методические указания к решению задач по дисциплине «Физика» для студентов всех технических направлений и специальностей очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. А.Г. Москаленко, М.Н. Гаршина, Е.П. Татьянина. Воронеж, 2014. 47 с.

В методических указаниях кратко изложен теоретический материал, представлены классификация и методы решения задач, рассмотрены примеры решения типовых задач, соответствующих программе курса физики. По каждой теме имеются задачи для самостоятельного решения и варианты контрольных заданий.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле Квантовая оптика.doc.

Табл. 2. Ил. 11. Библиогр.: 6 назв.

Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. А.Ф. Татаренков

Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. физ.-мат. наук, проф. Т.Л.Тураева

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014

1. Квантовая оптика

1.1. Тепловое излучение Теоретический материал

Испускательная способность тела (спектральная плотность энергетической светимости)

,

где - энергия, излучаемая с поверхности тела в узком интервале длин волн от λ до λ+dλ.

Спектральная поглощательная способность тела

,

где и - энергия падающего на поверхность тела и поглощенного им излучения в интервале от λ до λ+dλ; для абсолютно черного тела , для серого .

Закон Кирхгофа: отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела и является универсальной функцией длины волны и температуры

.

Для черного тела , поэтому универсальная функция Кирхгофа равна испускательной способности абсолютно черного тела .

Энергетическая светимость тела R – энергия, излучаемая в единицу времени с единицы площади этой поверхности во всем интервале длин волн.

Для черного тела

,

для серого тела

,

где a<1 - коэффициент теплового излучения серого тела.

Поток Ф (или мощность) излучения нагретой поверхности

.

Закон Стефана-Больцмана

,

где = 5,67·10^-8 Вт/(м²К⁴) - постоянная Стефана-Больцмана.

Закон смещения Вина (первый закон Вина)

,

где - длина волны, на которую приходится максимум испускательной способности абсолютно черного тела, b = 2,9·10^-3мК.

Зависимость максимальной испускательной способности абсолютно черного тела от температуры (второй закон Вина)

, C = 1,3·10^-5 Вт/(м³К⁵).

Зависимость испускательной способности абсолютно черного тела от длины волны и температуры выражается формулой Планка

,

где с - скорость света в вакууме, k - постоянная Больцмана, h = 6,6∙10^-34 Дж∙с - постоянная Планка.