Ea nu depinde de natura emițător, în special pereții (emisivitate și absorbanța și condițiile de suprafață). Luați în considerare două cavități ale căror pereți sunt încălzite la aceeași temperatură T, dar sunt realizate din materiale diferite. Să presupunem că densitatea de energie spectrală a radiației depinde de natura radiatorului și este diferită în cele două cavități. Apoi, prin conectarea cavității, poate afecta echilibrul. Radiații va trece în cavitatea în care aceasta este mai mică densitate. Ca urmare a acestei densități de radiație în cavitatea se va ridica, peretele cavității va absorbi mai multă energie și crește temperatura. Între pereții diferenței de temperatură două cavități apare care pot fi folosite pentru a produce lucru util. Astfel, acest lucru conduce la o concluzie cu privire la posibilitatea de a construi o mașină de mișcare perpetuă a doilea tip, care este cunoscut a fi imposibilă. Astfel, se dovedește că
T) este o funcție universală de frecvență și temperatură.
Radiația proprietăților radiative și absorbante ale corpurilor materiale Kirchhoff au condus la stabilirea unei teoreme importante, numit teorema lui Kirchhoff.
Noi spunem că un corp arbitrar valoare emisivitate E (
și poate lua valori de la -1 +1. De exemplu, l = 2, m = -2, -1,0,1,2. Titlul numarul cuantic magnetic este preluat din experiment: Sa constatat că, în cazul liniilor spectrale de gaz cu descărcare sunt împărțite într-un câmp magnetic pentru mai multe linii situate aproape unul de altul (efect Zeman).
Există de spin numărul cuantic mS. care are doar două valori de 1/2 și 1/2. Existența acestui număr cuantic nu rezultă din ecuația Schrodinger. Notă necesitatea de a introduce mS a fost obținută mai întâi din experiența. Studiul atent al liniilor spectrale ale atomului de hidrogen prezentat, fiecare linie este de fapt compus din două (sau mai multe) linii. Acest fenomen se numește structura fină.
Doi electroni dintr-un atom poate fi în aceeași stare cuantică. Cu alte cuvinte, doi electroni nu pot avea același set de numere cuantice n, e, m, mS. principiul de excluziune constituie baza înțelegerii nu numai structura atomilor complexe, dar natura moleculelor și legăturile chimice și alte fenomene. Acest principiu se aplică tuturor particulelor cu jumătate de spin întreg (1/2, 3/2), adică electroni, protoni, neutroni, etc. dar nu fotoni.
Absorbția luminii de materie. legea Bouger. emisie spontană și stimulată
Atunci când trece un val de lumină printr-o parte importantă din energia valurilor este consumată în excitarea oscilații de electroni. Intensitatea luminii scade pe măsură ce trece legea Bouger
Aici, I0 - intensitatea luminii care intră în stratul absorbant, x - grosime - constantă numită coeficient de absorbție.
emisie spontană și stimulată
Luați în considerare exemplul de două niveluri de radiații - sol și excitat cu energiile E1 și E2. Când o tranziție de electroni de la E1 la E2 nivelul de energie al sistemului scade, iar excesul de energie este emisă ca foton
În acest caz vorbim de emisie spontană. Einstein a teoretizat că dacă o situație similară în jurul atomului zboara foton a cărui energie este exact egală cu h # 957; 21. Se poate produce forțat (induse) a unei tranziții de electroni de la nivelul E2 la E1. Aceasta este emisia stimulata, care a dat amplificatoare de lumină - lasere.
Teoria Band solide. benzi de energie în cristale.
Electronii numai anumite niveluri de energie poate dura până la un singur atom. Cel mai scăzut nivel corespunde stării de sol, iar nivelurile superioare - excitonilor. Solidul este permis un nivel de energie datorită interacțiunii atomilor estompate, transformându-se în banda de mare sau de zonă. electroni externi pot fi într-una din cele două zone, fie în partea inferioară a benzii de valență corespunzătoare stării solului, sau în partea de sus - banda de conducție. Electronii pot avea energii din decalajul interzis între cele două zone. De obicei, electronii sunt în banda de valență, unde acestea sunt strâns legate cu atomii individuali. Un bun dielectric umplut banda de valență și diferența dintre benzile este destul de mare (> 1 eV).
state libere care ar putea lua electronii nu pot trece prin spațiul de bandă, electronii pot doar ocazional (coliziune accidentală cu alți electroni) .În bun conductor al unei astfel de decalaj nu este prezent, iar electronii se deplasează liber în rețeaua cristalină, oferind conductivitate ridicată
În semiconductori pure decalaj mici, iar unele dintre electroni (mici) se pot deplasa din banda de valență la banda de conducție, care asigură o conductivitate slabă de semiconductori. Cu creșterea temperaturii, numărul de electroni dat click va crește și rezistența sa scade.
Impuritatea dopat conductorilor crea niveluri suplimentare de energie între zonele. În semiconductori, n-tip de nivelul de energie de impurități este ușor sub partea inferioară a benzii de conducție.
Electronii la acest nivel se poate obține cu ușurință un plus de energie pentru a sări în banda de conducție. Din moment ce acest strat furnizeaza electroni banda de conducție, este omogenă.
În semiconductori, de tip p nivelul impurităților valență este puțin peste banda de valență.
Este numit acceptorul, deoarece electronul din banda de valență se poate trece cu ușurință. Rezultatul este o gaură încărcată pozitiv. La umplerea găurilor cu electroni se mișcă, oferind o conductivitate semiconductor. Dacă semiconductor de tip n este unit cu tip p semiconductor, atunci vom obține o diodă cu p-n-joncțiunii. Fiecare dintre semiconductori este individual electric, dar compușii rezultați, numărul de electroni lângă contactul se va deplasa datorită difuziei tip n semiconductor în tip p semiconductor și umple există un număr de găuri. Ca urmare, sarcina pozitivă semiconductor de tip n și p-tip semiconductor - negativ. Există o diferență de potențial, ceea ce ar împiedica difuzarea în continuare a electronilor. Dacă sunteți conectat la o sursă de tensiune de sistem, vom găsi tranzistor. Este posibil să se facă tranzistori de tip p-n-p sau n-p-n.
Nivelul Fermi este energia unui electron la cel mai înalt nivel de ocupare. De exemplu, dacă sertarul este n electroni, principiul lui Pauli pe care îl ocupă n / 2 nivele (la fiecare nivel de doi electroni cu spin opus). Nivelul de energie Fermi va răspunde cu n / 2 număr.
Compoziția și caracteristicile nucleului atomic
Modelul nucleu atomic a fost dezvoltat la începutul anilor '30. Conform acestui model, miezul este format din particule de două tipuri de protoni și neutroni. Proton - un nucleu de heliu, cu o încărcătură de l = 1,6 · 10 -19 C și masa m = 1,672 · 10 -27 kg. Neutron are zero taxa și m = 1.675 · 10 -27 kg. Ele sunt unite sub numele nucleon general, care poate fi fie în două state. Numărul de protoni din nucleu dă numărul atomic și este notat cu litera Z. Numărul total de nucleoni se numește numărul de masă. Numărul de neutroni este egal cu N = A-Z. In nucleul unui număr element chimic de neutroni pot fi diferite, iar numărul de protoni este întotdeauna aceeași. Astfel de elemente se numesc izotopi. De exemplu,
egal cu 4.002603 amu Suma maselor celor doi neutroni și doi protoni (chiar dacă uitați electroni)
Pentru un total de 4.032980 amu (Greutăți nuclee măsurate în unități atomice de masă (uam sau 1 = 931.5016 amu MeV / s). Pentru a dispărut o parte în greutate? Diferență în greutate este numită energia de legătură nucleară arată ce trebuie consumat energie să împartă nucleul în protoni și neutroni sale componente. în cazul în care masa heliu ar fi exact egală cu masa de protoni și doi neutroni, nucleul se rupe spontan, fără să îi energie suplimentară.
Se pune întrebarea, de ce kernel-ul nu se dezintegra în ciuda forțelor de repulsie între protonii? Deoarece există nuclee stabile, este clar că trebuie să opereze o altă forță a naturii, depășind forța de repulsie Coulomb și a fost numită puternică interacțiune (nucleară). Descrierea exactă matematică a interacțiunii puternice este încă necunoscut. Această forță acționează la o distanță de aproximativ 10 -15 m, iar apoi scade la zero, atunci există o foarte forțe de rază scurtă.
Când A> 40 Numărul de neutroni în nucleul depășește numărul de protoni. Pentru exces foarte mare de neutroni nu sunt în măsură să compenseze repulsiei Coulomb și Z există> 82 nuclee stabile.
Este necesar să se menționeze existența unui alt tip de interacțiuni nucleare - interacțiune slabă. Ea se manifestă în existența opredelennnoe tipuri de dezintegrare radioactivă.
Radioactivitatea apare ca urmare a colapsului nucleului instabil. Mulți izotopi instabili găsit în natură. radioactivitatea lor este numită naturală.
Rutherford și alte câteva fizicienii au descoperit ca puterea de penetrare a radiației pot fi împărțite în trei tipuri diferite. Un tip de radiatie cu greu trece printr-o foaie de hârtie. Radiația a trecut prin celălalt tip de placă de aluminiu de 3 mm grosime. Radiația a trecut prin al treilea tip de strat de plumb câțiva centimetri. Ele au fost denumite, respectiv, alfa (# 945;), beta (# 946); și gamma (# 947;) radiații. Toate cele trei specii au sarcină electrică diferite și sunt deviate în mod diferit într-un câmp magnetic. Particulele alfa sunt nuclee de heliu. particule beta - electronii sunt particule normale si gamma - fotoni de mare energie este mai mare decât fotonii X-ray.
In dezintegrarea beta se formează o altă particulă - neutrino, a prezis în 1934 și a descoperit în 1956
Dezintegrarea radioactivă a îndeplinit toate legile de conservare, plus legea de conservare a numărului de nucleoni.
Rata de descompunere a oricărui izotop se caracterizează prin timpul său de înjumătățire - un interval de timp în care jumătate din cantitatea descompune inițială a izotopului în eșantion. De exemplu, la C6 14. T = 5730 ani.
Fisiunea nucleară și reacția în lanț
În timp ce viața de bază intermediar
egal cu 10 -12 s. Piesele pot fi de natură diferită
Ca rezultat al reacției de fisiune eliberează o cantitate foarte mare de energie, deoarece masa de bază este semnificativ mai mare decât greutatea totală a fragmentelor de fisiune. Diferența de masă dintre ordinul de 0,9 MeV per nucleon și pentru a obține aproximativ 236 nucleon 200 MeV. Pentru energia nucleară este o scară uriașă. Și dacă, în același timp, este împărțit într-un număr mare de nuclee de uraniu, iar scara macroscopica va sta o energie mare. Fizică (Fermi) a dat seama că neutronii emise de fiecare eveniment de fisiune poate fi utilizat pentru o reacție în lanț: Una este neutron miezului uraniu; două sau trei dintre neutronul rezultat va provoca evenimente suplimentare de fisiune și așa mai departe. Iar procesul va crește ca o avalanșă. În 1942 Fermi cu angajații au lansat primul reactor nuclear. Diferența dintre un reactor nuclear și bomba nucleară este viteza de eliberare a energiei. Pentru producerea exploziei două mase subcritice suficient pentru a trage împreună.
Mass sum orice nucleu stabil mai mic de protoni și neutroni săi. Prin urmare, în cazul în care doi protoni și doi neutroni sunt aduse în contact pentru a forma nucleul de heliu, ar fi fost însoțită de o scădere a greutății, care se va manifesta în alocarea de cantități uriașe de energie. Formarea nucleelor în procesul de fuziune protonii și neutronii individuali sau nuclee de lumină se numește fuziune nucleară. În prezent, fuziunea nucleară este în interioarele de stele, inclusiv propriile noastre.