Абсолютно чорне тіло

Абсолютно темне тіло. Його стандарт і діапазон випромінювання. Кольорова температура. Одиниця виміру колірної температури.

Абсолютно чорне тіло — тіло, що поглинає електромагнітне випромінювання, що все падає на нього, у всіх діапазонах і нічого не відображає. Незважаючи на назву, абсолютно чорне тіло може випускати електромагнітне випромінювання будь-якої частоти і візуально мати колір. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла визначається лише його температурою.

Найбільш чорні реальні речовини поглинають до 99% падаючого випромінювання у видимому діапазоні довжин хвиль, проте інфрачервоне випромінювання поглинається ними значно гірше. Серед тіл Сонячної системи властивостями абсолютно чорного тіла найбільше має Сонце.

Колірна температура - характеристика ходу інтенсивності випромінювання джерела світла як функції довжини хвилі в оптичному діапазоні. Згідно з формулою Планка, колірна температура визначається як температура абсолютно чорного тіла, при якій воно випромінює випромінювання того ж колірного тону, що і випромінювання, що розглядається. Характеризує відносний внесок випромінювання даного кольору у випромінювання джерела, видимий колір джерела. Застосовується в колориметрії, астрофізиці. Вимірюється в кельвінах і мирах.

Колірна температура джерела світла:

характеризує спектральний склад випромінювання джерела світла;
є основою об'єктивності враження від кольору відбивають об'єктів та джерел світла,

і тому визначає колір предметів, що відчувається оком, при спостереженні в даному світлі (див. психологія сприйняття кольору).

У зв'язку з тим, що колір та фарбування об'єкта залежить і відйого власних спектральних властивостей, і зажадав від характеру висвітлення, у техніці стандартизують найпоширеніші джерела світла передусім за колірної температурі.

Стандартні джерела

При вимірюваннях кольору, при необхідності точної оцінки кольору, при відтворенні того чи іншого кольору використовують стандартні джерела випромінювання. Найчастіше використовують джерела з наступними стандартними колірними температурами:

2856 К -Стандартне випромінювання (джерело) А
4870 К -Стандартне випромінювання (джерело) В
5000 К -Стандартне джерело білого світла D50
6500 К -Стандартне джерело денного білого світла D65, (близький до полуденного сонячного світла)
6770 К -Стандартне випромінювання (джерело) С

Важливість поняття колірної температури у фотографії. Випромінювання сірого кольору. Реальні джерела випромінювання, що мають розподіл спектральної енергії, тотожне випромінюванню чорного тіла. Джерела випромінювання, до яких поняття колірної температури не застосовується. (лазер, газорозрядні трубки, світлодіоди, гази і пари, що світяться, люмінесцентні (за відчуттями)).

У фізиці поняття колірна температура використовується визначення температури сірих і чорних тіл за довжиною хвилі, енергія якої у спектрі максимальна. Формула виглядає так: Колірна температура = 0,0029/Довжина хвилі, при якій потужність випромінювання максимальна. Поняття "колірна температура" у фізиці відноситься до теплових джерел світла та вказує, як розподілиться енергія по різних довжинах хвиль у спектрі джерела світла. Сіре тіло - це тіло, коефіцієнт поглинання якого не залежить від частоти, а залежить тільки від температури. Поняття "колірна температура" у фізицівідноситься до теплових джерел світла та вказує, як розподілиться енергія по різних довжинах хвиль у спектрі джерела світла. Поняття "колірної температури" для монітора та інших нетеплових джерел світла (люмінесцентних ламп, що відображають поверхонь тощо) можна визначити таким чином: колірна температура джерела світла - це така температура, при якій чорне тіло мало б такий же спектр випромінювання, як і даний (Нетеплове) джерело світла. Наприклад, якщо на моніторі встановлена колірна температура 6500 К, то при відтворенні білого кольору він буде максимально наближений до спектра випромінювання чорного тіла, нагрітого до цієї температури, наприклад Сонця. Зрозуміло, це не означає, що ваш монітор нагріватиметься до такої температури; це означає лише, що розподіл енергії у видимому спектрі випромінювання монітора відповідатиме розподілу енергії у видимому спектрі Сонця. Таким чином, нетеплові джерела світла метамірні ідеальному чорному тілу.

Випромінювання сірого тіла тотожне випромінювання чорного тіла має той же спектр випромінювання, що і чорне тіло. Для сенсиметричних випробувань роблять плоскі пластини для зручного вимірювання. Тіло розжарювання за параметрами близько до параметрів чорного тіла (всі види випромінювання). Сіре тіло – наприклад, лампа розжарювання, усі види випромінювання.

Фотоприймачі

Фотоелектричний ефект. Закони фотоефекту. Фотоефект зовнішній та внутрішній.

Фотоефект - будь-який процес реєстрації світла.

Фотоефект

Фотоефект, випромінювання електронів речовиною під дією електромагнітного випромінювання (фотонів). Ф. був відкритий у 1887 р. Герцем. Перші фундаментальні дослідження Ф, виконані А. Г. Столетовим (1888). Він встановив, що у виникненніфотоструму в ланцюгу, що містить металеві електроди і джерело напруги, істотну роль відіграє освітлення негативного електрода і сила фотоструму пропорційна інтенсивності світла. Ф. Ленард (1899) довів, що з освітленні металів їх випускаються електрони. Перше теоретичне пояснення законів Ф. дав А. Ейнштейн (1905). Надалі теорія Ф. була розвинена в найбільш послідовному вигляді І. Є. Таммом та С. П. Шубіним (1931). Великий внесок у експериментальне дослідження Ф. зробили роботи А. Ф. Іоффе (1907), П. І. Лукірського та С. С. Прилежаєва (1928).

Ф. – квантове явище, його відкриття та дослідження зіграли важливу роль в експериментальному обґрунтуванні квантової теорії: тільки на її основі виявилося можливим пояснення закономірностей Ф. Вільний електрон не може поглинути фотон, т.к. при цьому не можуть бути одночасно дотримані закони збереження енергії та імпульсу. Ф. з атома, молекули або конденсованого середовища можливий через зв'язок електрона з оточенням. Цей зв'язок характеризується в атомі енергією іонізації, у конденсованому середовищі – роботою виходу. Закон збереження енергії при Ф. виражається співвідношенням Ейнштейна: , де E - кінетична енергія фотоелектрона, - енергія фотона, - Постійна планка, Ei - енергія іонізації атома або робота виходу електрона з тіла. При 5). При порядку атомних енергій зв'язку Ф. є переважним механізмом поглинання гамма-випромінювання атомами, при більш високих енергіях фотонів його роль стає менш істотною в порівнянні з ін механізмами: Комптон ефектом, народженням електронно-позитронних пар.

1) Люмінесцентна лампа – поглинання світлової енергії речовини.

2) Фосфоресценція – накопичення світлової енергії. (належить до люмінесценції).

3) Фотосинтез – реакціяз'єднання. (Зустрічається в ботаніці - рослини); синтез під впливом світла.

4) Фоторозкладання - вицвітання барвника. (Фотоліз - хімічна реакція під дією світла).

Фотоефект було відкрито Г. Герцем в 1887р. На 1888-1889г. Столетов довів, що сила фотоструму прямопропорційна освітленості. І під впливом світла звільняються негативні заряди (електрони)

Фотоефект:

1)Внутрішній - перерозподіл електронів по електричних станах у твердих і рідких напівпровідниках і діелектриках(в-во електрика, що не проводить), що відбувається під дією випромінювань.

2)Зовнішній - випромінювання електронів речовиною під впливом електромагнітних випромінювань. Він проявляється у зміні концентрації носіїв зарядів у середовищі та призводить до виникненняфотопровідностіабовентильного фотоефекту.

Зовнішній фотоефект

Електрони, що вилітають із речовини при зовнішньому фотоефекті, називаютьсяфотоелектронами, а електричний струм, що утворюється ними при впорядкованому русі у зовнішньому електричному полі, називаєтьсяфотострумом.

Закони фотоефекту:

2.Залежність струму насичення від падаючого струму освітленості.

Сила струму освітленості прямопропорційна падаючому потоку випромінювання.

3.Швидкість електронів, що звільняються, під дією світла.

Швидкість фотоелектронів, що вилітають, не залежить від освітленості, а визначається частотою падаючого випромінювання.