А) Закон Стэфана-Больцмана

Закон изучения абсолютно черного тела.

,

где R - Полная объёмная плотность равновесного излучения и полная испускательная способность абсолютно чёрного тела (АЧТ), (сигма) — постоянная Стефана — Больцмана, которая может быть выражена через фундаментальные константы путём интегрирования по всем частотам формулы Планка^[2]:

где — постоянная Планка, — постоянная Больцмана, — скорость света.

Численно постоянная Стефана — Больцмана равна

Дж·с⁻¹·м⁻² · К⁻⁴.^[3]

Б) Закон смещения Вина

Длина волны на которую приходится максимальная энергия излучения АЧТ, обратно пропорциональна абсолютной температуре АЧТ.

, где b = 2.898 × K, T- температура, 𝜆 max -(лямбда) длина волны на которую приходится максимум излучения.

В) Формула Релея-Джинса

, где

k- постоянная Больцмана, r-функция испускательной способности ОЧТ, T-абсолютная температура, 𝜆 (лямбда)- длина волны.

Получила название « Ультрофиолетовая катастрофа». Название парадокс получил из-за того, что спектральная плотность энергии излучения должна была неограниченно расти по мере сокращения длины волны, а равновесие между нагревом тела и излучением в замкнутой полости может установиться только при Т=0.

Г) Формула Планка.

, где

𝜈 (ню) - частота, с - скорость света в вакууме, h - постоянная планка, Т - абсолютная температура, k - постоянная Больцмана.

Формула планка хорошо описывает спектр распределения излучения ОЧТ при любых частотах, прекрасно согласуется с экспериментальными данными.

Фотоэффект

Фотоэффе́кт или фотоэлектрический эффект — испускание электронов веществом под действием света или любого другого электромагнитного излучения.

Законы Столетова для фотоэффекта:

Формулировка 1-го закона фотоэффекта: Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока.

Согласно 2-му закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-й закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если , то фотоэффект уже не происходит.

,

где h - постоянная Больцмана, - частота фотона, А - работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества), - кинетическая энергия электрона (масса на квадрат скорости, пополам)

Эффект Комптона

Эффект Комптона - некогерентное рассеяние фотонов на свободных электронах. Эффект сопровождается изменением частоты фотонов, часть энергии которых после рассеяния передается электронам.

, где 𝜆₀ - частота до столкновения с электроном, 𝜆' - частота после столкновения с е^-, Λ(лямбда заклавная - в некоторых источниках 𝜆_к ) - комптоновская длина волны электрона ≈2,43*10^-12м.