Moderna fizika

Zračenje crnog tijela i de Broglieva valna duljina

Tijelo koje ima sposobnost apsolutne apsorpcije (apsorbira sva upadna zračenja) zovemo idealno crno tijelo. Zračenje takvog tijela opisuju Stefan-Boltzmanov, Wienov i Planckov zakon. Savršeno crno tijelo ne možemo naći u prirodi, ali užarena tijela zrače prema ovim zakonima ovisno o njihovoj temperaturi.

Wienov zakon

Za svaku je temperaturu svjetlost određene valne duljine najvećeg intenziteta. Točnije za svaku temperaturu tijelo će najvećim intenzitetom zračiti određenu "boju" (valnu duljinu). Umnožak temperature i valne duljine maksimalnog intenziteta je stalan broj koji zovemo Wienova konstanta:

\(b= 2,897 \cdot 10^{-3} \mathrm{Km}\)

Flowers
\( b = \lambda _m T \)

Stefan-Boltzmanov zakon

Intenzitet zračenja apsolutno crnog tijela površine \(S\) proporcionalan je četvrtoj potenciji apsolutne temperature \(T\) tog tijela.

Konstanta proporcionalnosti je Stefan-Boltzmannova konstanta i ona iznosi:

\(\sigma = 5,67 \cdot 10^{-10} \mathrm{\frac{W}{m^2K^4}}\)

\( I = \sigma T^4 \)

Intenzitet je jednak omjeru snage i površine pa je snaga zračenja crnoga tijela jednaka:

\( P = \sigma S T^4 \)

Planckov zakon

Planck je pretpostavio da atomi zrače energiju u obliku "paketića". Te je "paketiće" nazvao kvantima, a energija jednog kvanta dana je izrazom:

\( E = hf \)

Energija elektromagnetskog zračenja je proporcionalna frekvenciji, a konstanta proporcionalnosti je Planckova konstanta i ona iznosi:

\( h= 6,626 \cdot 10^{-34} \mathrm{Js} \)

Svjetlost čine čestice koje zovemo fotoni, a energija fotona jednaka je energiji kvanta.

De Broglieva valna duljina

Dokazano je da svjetlost osim valnih ima i čestična svojstva, tj. da elektromagnetsko zračenje dolazi u paketićima energije koje je Einstein nazvao fotonima. Relaciju kojom povezujemo valna svojstva (valnu duljinu) i čestična svojstva (količinu gibanja) svih tvari zovemo de Broglieva relacija i opisujemo izrazom:

\( \lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv} \)
Zadatci s državne mature:

Zračenje crnog tijela i de Broglieva valna duljina

Zadatak 1 - ljeto
Zadatak 2 - ljeto
Fizika
pripreme za mature