Bài giảng Vật lý 2: Quang lượng tử

Bài giảng "Vật lý 2: Quang lượng tử" cung cấp cho người học các kiến thức: Mở đầu, bức xạ nhiệt, hiện tượng quang điện, tán xạ Compton. Đây là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên và những ai quan tâm dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý 2: Quang lượng tử Nội dung 1. Mở đầu 2. Bức xạ nhiệt 3. Hiện tượng quang điện Quang lượng tử 4. Tán xạ Compton Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle59@yahoo.com Max Planck Albert Einstein Arthur Compton (1858-1947) (1879-1955) (1892-1962) 1. Mở đầu 2. Bức xạ nhiệt • Các nhà thiên văn đo nhiệt độ của các vì sao a. Một số định nghĩa như thế nào? b. Các định luật bức xạ nhiệt • Ngôi sao màu xanh và ngôi sao màu đỏ, sao nào c. Thuyết lượng tử về bức xạ nhiệt nóng hơn? d. Màu sắc và nhiệt độ các vì sao • Nhiệt kế cảm ứng (đo nhiệt độ cơ thể qua lỗ tai) hoạt động ra sao? • Tại sao lớp ozone bao quanh trái đất chống được các tia cực tím? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2a. Một số định nghĩa – 1 2a. Một số định nghĩa – 2 • Bức xạ nhiệt là các bức xạ • Năng suất bức xạ toàn phần R là năng lượng điện từ phát ra từ một vật bức xạ từ một đơn vị diện tích của vật, trong được nung nóng. một đơn vị thời gian. • Ví dụ: bức xạ từ mặt trời, • R có đơn vị J/(m2.s) hay W/m2. hơi ấm từ ngọn lửa … • Vật đen tuyệt đối là vật hấp thụ hết các bức xạ đi đến nó. • Ví dụ: vật sơn đen, hốc sâu có miệng nhỏ … 2a. Một số định nghĩa – 3 2a. Một số định nghĩa – 4 • Gọi dU là năng lượng bức xạ từ một đơn vị diện • Gọi dU là năng lượng bức xạ từ một đơn vị diện tích, trong một đơn vị thời gian, của các bước tích, trong một đơn vị thời gian, của các tần số sóng trong khoảng (λ, λ + d λ). trong khoảng (f, f + df). • Năng suất bức xạ đơn sắc Rλ ở bước sóng λ là: • Năng suất bức xạ đơn sắc Rf ở tần số f là: dU dU Rλ = Rf = dλ df • Rλ liên hệ với R qua: • Rf liên hệ với R qua: ∞ ∞ ∞ ∞ R = ∫ dU = ∫ Rλ dλ R = ∫ dU = ∫ R f df 0 0 0 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2b. Các định luật bức xạ nhiệt – 1 2b. Các định luật bức xạ nhiệt – 2 • Định luật Stefan-Boltzmann cho vật đen tuyệt • Định luật Wien cho vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ đối ở nhiệt độ T: T: λmT = b b: hằng số Wien R = σT 4 • b = 2,8978 × 10−3 m.K = 2897,8 μm.K • σ là hằng số Stefan-Boltzmann. • λm là bước sóng ứng với năng suất bức xạ đơn • σ = 5,670 × 10−8 W/(m2.K4) sắc lớn nhất – vật bức xạ mạnh nhất ở bước • Với các vật khác: sóng λm. • Dùng để đo nhiệt độ của vật đen tuyệt đối – các R = ασ T 4 vì sao, hốc lỗ tai ... • Vật nóng hơn thì bức xạ mạnh ở bước sóng • với α < 1 là hệ số hấp thụ của vật. ngắn hơn. 2c. Thuyết lượng tử về bức xạ nhiệt – 1 2c. Thuyết lượng tử về bức xạ nhiệt – 2 • Giả thuyết Planck (1900): Các nguyên tử, phân • Từ giả thuyết Planck, tìm được biểu thức của tử bức xạ năng lượng thành từng lượng tử, mỗi năng suất bức xạ đơn sắc: lượng tử có năng lượng: 2π hc 2 1 hc Rλ = ⋅ ε = hf λ5 hc λ kBT λ kBT e −1 • h là hằng số Planck. ...