Descriere: Am studiat pînă acum propagarea, reflexia, refracţia, difracţia, polarizarea, împrăştierea şi interferenţa luminii. Ne vom ocupa în continuare de producerea luminii şi de modul în care aceste studii au condus în 1900 la naşterea fizicii cuantice moderne.
Cele mai uzuale surse de lumină sînt corpurile solide încălzite şi descărcările electrice prin gaze. Exemple tipice de astfel de surse sînt : filamentul de tungsten al lămpii cu incandescenţă şi lampa cu neon. Analizînd cu ajutorul unui spectrometru lumina emisă de la o sursă putem afla intensitatea radiată la diverse lungimi de undă. în figura gura 47-1 se poate vedea rezultatul unei astfel de măsurători, tipic pentru solide încălzite, în care s-a încălzit la 2 000 K o panglică de tungsten.
In ordonată (figura 47-1) a fost pusă densitatea spectrală a emitanţei energetice, Mλ , (sau pe scurt emitanţa spectrală) definită astfel ca fluxul energetic emis de unitatea de aria a radiatorului, în intervalul de lungimi de undă şi λ, λ+dλ să fie Mλ dλ. Unitatea S.I. pentru emitanţa spectrală este watt pe metru pătrat pe metru (W/m2 m), respectiv în unităţi mai convenabile W/m2 µm (1 W/cm2 µm = 106 W/m2 m) sau W/cm2 µm (1 W/cm2 µm = 1010 W/m2 m). La măsurarea lui Mλ se ia în consideraţie toată radiaţia emisă în 2π steradiani, de radiator. |
Uneori dorim să discutăm despre energia radiată în tot domeniul de lungimi de undă. In acest caz vom vorbi de emitanţa energetică, Me definită ca flux de energie emis uniform de pe o suprafaţă cu aria unitate, unitate de măsură corespunzătoare fiind W/m2. Ea poate fi obţinută integrând radiaţia emisă pe tot intervalul de lungimi de undă :
Me = dλ
Ermitanţa Me poate fi interpretată ca aria de sub curba Mλ funcţie de λ. În cazul ligurii 47-1, această arie şi deci Me, este de 23,5 x lO4 W/cm2. Se poate observa asemănarea formală ce există între această curbă şi cea a distribuţiei Maxweliene a vitezelor, din paragraful 24-2.
Pentru orice material există o familie de curbe de emitanţă spectrală ca cea din figura 47-1, cîte o curbă pentru fiecare temperatură. Dacă se compară asemenea familii de curbe, nu rezultă regularităţi clare. Înţelegerea şi descrierea lor pe baza unei teorii prezintă dificultăţi serioase. Din fericire, este posibil să lucrăm cu un corp solid ideal, încâlzit, numit corp negru. Proprietăţile de emisie a luminii se dovedesc a fi independente de materialul din care este construit corpul negru şi depind într-un mod simplu de temperatură. Anterior am procedat la fel, cînd am studiat proprietăţile unui gaz ideal şi nu a infinităţilor de tipuri de gaze reale. Corpul negru este un corp ideal din punct de vedere al proprietăţilor lui de emisie a luminii. Vom descrie în paragrafele următoare modul în care studiul teoretic al radiaţiei corpului negru, a condus în 1900 pe fizicianul german Max Planck (1858—1947), la fundamen-tarea îizicii cuantice moderne
|
