01 PROMIENIOWANIE CIEPLNE.pdf

K.Czopek, M.Zazulak – Notatki w internecie. Wstęp do fizyki atomowej i kwantowej.

PROMIENIOWANIE CIEPLNE

- lata '90 XIX wieku

WSTĘP

Widmo promieniowania elektromagnetycznego – zakres "pokrycia" różnymi rodzajami fal

elektromagnetycznych promieniowania zawartego w danej wiązce.

rys.I.1. Widmo fal elektromagnetycznych. Dla promieniowania widzialnego (światła) długość fali l mieści się

w zakresie od 380 – 780 nm.

– 1 –

K.Czopek, M.Zazulak – Notatki w internecie. Wstęp do fizyki atomowej i kwantowej.

E ~ f (są skorelowane liniowo)

Im mniejsza energia tym mniejszy wpływ oddziaływania na komórki żywe.

Podczerwień, promieniowanie widzialne i promieniowanie UV są składnikami

promieniowania słonecznego.

I.1. PROMIENIOWANIE PODCZERWONE (CIEPLNE)

– odegrało znaczącą rolę w rozwoju fizyki kwantowej

– promieniowanie wysyłane przez ciało ogrzane do pewnej temperatury

– wszystkie ciała, których temperatura jest różna od zera emitują promieniowanie

termiczne do otoczenia i absorbują je z niego

– każde ciało dąży do osiągnięcia równowagi termodynamicznej

Zakres energii E i długości fali λ promieniowania cieplnego.

1meV≤ E ≤1 eV

10 -6 m ≤≤10 -3 m

I.2. ZJAWISKO WYTWARZANIA PROMIENIOWANIA – PROCES EMISJI

(OPIS KLASYCZNY)

(  a =0 =>  v =0 ∨  v = const ),

gdzie a – przyspieszenie, v – prędkość.

Przypadek statyczny:

Wokół ładunku q 0 wytwarza się pole elektryczne

 E =  F

q 0

(I.2.1)

gdzie:

F – siła elektrostatyczna

– 2 –

Źródłem promieniowania jest ładunek elektryczny

a) ładunek stacjonarny

K.Czopek, M.Zazulak – Notatki w internecie. Wstęp do fizyki atomowej i kwantowej.

q 0 0

Linie pola: w każdym miejscu są równoległe do natężenia

pola.

Kierunek: wyznaczony przez ruch ładunku dodatniego

umieszczonego w polu elektrycznym.

Natężenia linii pola elektrycznego E jest równe gęstości

linii sił.

rys.I.2. Ruch ładunku dodatniego q 1 w polu elektrycznym pochodzącym od dodatniego ładunku punktowego

Dla ładunku punktowego q w odległości r natężenie pola elektrycznego wyraża się

wzorem:

E = 1

4 0

r 2  r

(I.2.2)

gdzie ε 0 =8,854187⋅10 -12 F

– przenikalność elektryczna próżni

E ~ 1

r 2 (I.2.2a)

rys.I.3. Zależność natężenia pola E od odległości r dla ładunku punktowego.

ρ E – gęstość energii pola elektrycznego E

ρ E ~ E 2

Z przestrzeni wokół ładunku stacjonarnego nie jest emitowana fala elektromagnetyczna, z

czego wynika, że energia jest stacjonarna.

b) ładunek poruszający się ze stałą prędkością v.

– W tym przypadku energia również jest stacjonarna, porusza się wraz z ładunkiem.

Dodatkowo wytwarza się pole magnetyczne o indukcji B:

– 3 –

K.Czopek, M.Zazulak – Notatki w internecie. Wstęp do fizyki atomowej i kwantowej.

 B ≠ 0

~ B 2

~ E 2  B 2

(I.2.3)

Pomimo pojawienia się pola elektromagnetycznego, nie ma emisji promieniowania

(stacjonarne pole elektromagnetyczne).

 a ≠ 0

– Każdy ładunek doznający przyspieszenia emituje promieniowanie.

r >>1,

E ┴ , B ┴ ( E ┴ ⊥ B ┴ )

=0 =2 f t =2 

T t = t

E = E 0 sin(2 p ft)

B = B 0 sin(2 p ft)

Rys.I.4. Fala elektromagnetyczna jest falą poprzeczną, to znaczy  E i  B

są wzajemnie prostopadłe. Fala ta

rozchodzi się w płaszczyźnie XY.

E = E 0 sin t = E 0 sin

 2 T

 = E 0 sin  2 f t 

E ∈ z , y  B ∈ x , y 

Polaryzacja – uporządkowanie drgań  E i  B

– 4 –

c) ładunek doznaje przyspieszenia

K.Czopek, M.Zazulak – Notatki w internecie. Wstęp do fizyki atomowej i kwantowej.

rys.I.5. a) Częściowa polaryzacja, b) Światło niespolaryzowane – w sposób chaotyczny zmienia się kierunek

drgań (0%PL), c) Polaryzacja kołowa

I.3. NATĘŻENIE EMITOWANEGO PROMIENIOWANIA

– Jest to energia jaka przechodzi przez jednostkową powierzchnię w czasie 1s.

Rys.I.6. Wiązka promieniowania padająca na jednostkową powierzchnię.

I = q 2 a 2

r 2 c 3 sin 2 

(I.3.1)

I ~ a 2

r 2

=∢ r ,  a 

rys.I.7. Relacja pomiędzy wektorami r i a.

Natężenie całkowitego promieniowania.

– 5 –

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: