Презентация «Испускание и поглощение энергии атомами и молекулами»
Смотреть слайды в полном размере 
Вы можете ознакомиться с презентацией онлайн, просмотреть текст и слайды к ней, а также, в случае, если она вам подходит - скачать файл для редактирования или печати. Документ содержит 60 слайдов и доступен в формате ppt. Размер файла: 995.08 KB
Pic.1
ВОЕННО–МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ имени С. М. Кирова Кафедра биологической и медицинской физики ЛЕКЦИЯ № 8 по дисциплине «Физика, математика» на тему: «Испускание и поглощение энергии атомами и молекулами» …
Pic.2
1. Равновесное тепловое излучение. Законы Кирхгофа, Вина и Стефана-Больцмана Тепловым излучением тела называют электромагнитное излучение, которое обусловлено тепловым движением атомов и молекул …
Pic.3
Тепловое излучение имеет сплошной спектр, однако распределение энергии в нем существенно зависит от температуры: при низких температурах тепловое излучение является преимущественно инфракрасным, при …
Pic.4
Тепловое излучение тел в отличие от других видов излучения (например, люминесценции) является равновесным излучением, т. е. в изолированной системе тел при данной температуре, отличной от абсолютного …
Pic.5
Основные характеристики теплового излучения: а) Поток излучения Ф – это физическая величина, равная средней мощности излучения за время, значительно большее периода световых колебаний. В СИ поток …
Pic.6
б) Энергетическая светимость тела Rе - это физическая величина, равная потоку излучения с единицы площади нагретого тела. Она измеряется в СИ в ваттах на квадратный метр (Вт/м2).
Pic.7
Спектральная плотность энергетической светимости rλ – это отношение энергетической светимости тела в пределах небольшого интервала длин волн (dRλ) к величине этого интервала (dλ): В СИ измеряется в …
Pic.8
Соответственно, Проинтегрировав дифференциальную формулу по всем длинам волн (от нуля до бесконечности), мы получим интегральную формулу для энергетической светимости тела:
Pic.9
г) коэффициент поглощения α (характеризующий способность тела поглощать электромагнитную энергию при данной температуре) – это физическая величина, равная отношению потока излучения, поглощенного …
Pic.10
Коэффициент поглощения, рассчитанный для строго определенной длины волны называется монохроматическим коэффициентом поглощения (α λ). Коэффициент поглощения может принимать значения от 0 до 1.
Pic.11
Тело, коэффициент поглощения которого равен 1 для всех частот, называется абсолютно черным телом. Оно поглощает все падающие на него излучения.
Pic.12
Абсолютно черных тел в природе не существует – это физическая абстракция. Моделью абсолютно черного тела может являться маленькое отверстие в замкнутой непрозрачной полости. Луч, попавший в это …
Pic.13
Pic.14
Тело, коэффициент поглощения которого равен 0 для всех длин волн, называется абсолютно белым телом. Тело, коэффициент поглощения которого меньше 1 и не зависит от длины волны света, падающего на …
Pic.15
Тело человека приближенно можно считать абсолютно серым, имеющим коэффициент поглощения, приблизительно равный 0,9 для инфракрасной области спектра (при температуре тела 370 С).
Pic.16
Количественная связь между излучением и поглощением была установлена в 1859 году Густавом Робертом Кирхгофом:
Pic.17
Для любых нагретых тел при одинаковой температуре отношение спектральной плотности энергетической светимости к монохроматическому коэффициенту поглощения есть величина постоянная и равная …
Pic.18
Здесь ε(λ,Т) – энергетическая светимость абсолютно черного тела, у которого α(λ,Т)=1.
Pic.19
Из закона Кирхгофа вытекают следующие выводы: 1) Спектральная плотность энергетической светимости любого тела при данной температуре равна произведению его монохроматического коэффициента поглощения …
Pic.20
2) Так как αλ меньше единицы, то спектральная плотность энергетической светимости любого тела меньше спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела при той же температуре. 3) …
Pic.21
Законы излучения абсолютно черного тела 1) Закон Стефана-Больцмана: Энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры: Re = σ T4 где σ – …
Pic.22
Зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны называется энергетическим спектром излучения. У теплового излучения сплошной спектр.
Pic.23
Закон смещения Вина: Длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела обратно пропорциональна его абсолютной температуре: λ max = b / Т …
Pic.24
Pic.25
Pic.26
2. Надтепловое излучение. Спектры атомов. Энергия электрона, находящегося в электронной оболочке атома, может принимать только строго определённые, характерные для данного атома, значения.
Pic.27
Это означает, что электрон в атоме может находиться только в некоторых определенных устойчивых состояниях, которые называются стационарными. Стационарным состояниям соответствуют стационарные орбиты, …
Pic.28
Энергетические состояния схематически изображают в виде энергетических уровней. Самый нижний энергетический уровень – основной – соответствует основному состоянию (n = 1).
Pic.29
Pic.30
При переходе электрона из одного стационарного состояния в другое поглощается или испускается квант электромагнитного излучения (фотон). Излучение фотона происходит при переходе атома из состояния с …
Pic.31
Энергия фотона равна разности энергий уровней, между которыми происходит переход: где h = 6,62·10-34 Дж·с – постоянная Планка, n и m – соответствующие главные квантовые числа, ν – частота фотона …
Pic.32
Обычно энергию фотонов выражают в электронвольтах: 1 эВ = 1,6·10-19 Дж.
Pic.33
Излучаемая атомами энергия формирует спектр испускания, а поглощаемая энергия – спектр поглощения. Атомными спектрами называют как спектры испускания, так и спектры поглощения, которые возникают при …
Pic.34
Оптическими атомными спектрами называют спектры, обусловленные переходами между уровнями внешних электронов (с энергией фотонов порядка нескольких электрон-вольт). Сюда относятся ультрафиолетовая, …
Pic.35
Энергия стационарных состояний атома водорода и водородоподобных ионов (He+, Li++, Be+++ и т. д. ) определяется формулой:
Pic.36
где me – масса электрона, e – его заряд, ε0 – электрическая постоянная, Z – порядковый номер элемента в периодической системе Менделеева, R – постоянная Ридберга.
Pic.37
Частота фотона, излучаемого при переходе атома водорода или водородоподобного иона из состояния n в состояние m, равна Это формула Ридберга-Бальмера.
Pic.38
Оптические атомные спектры являются линейчатыми. В спектре можно выделить группы линий, называемые спектральными сериями. Каждая серия применительно к спектрам испускания соответствует переходу с …
Pic.39
Pic.40
Pic.41
Pic.42
Молекулярные спектры Молекулы испускают полосатый спектр, который состоит из ряда отдельных полос, разделенных темными промежутками. При применении приборов высокой разрешающей силы обнаруживается, …
Pic.43
Как и в спектрах атомов, отдельная спектральная линия молекулярного спектра возникает в результате изменения энергии молекулы. Энергия молекулы , изменение которой определяет молекулярный спектр, …
Pic.44
где Wэл – энергия электронов в атомах молекулы, Wкол – энергия колебательного движения атомов, входящих в состав молекулы, около их равновесных положений, Wвр – энергия вращательного движения …
Pic.45
Частота фотона, испускаемого молекулой при изменении ее энергетического состояния равна: где ΔWэл. , ΔWкол. , ΔWвр. - изменения соответствующих частей энергии .
Pic.46
Pic.47
Для получения спектров излучения и их анализа используют специальные спектральные приборы. Методы определения химического состава вещества по его спектру называются спектральным анализом.
Pic.48
3. Поглощение света. Закон Бугера. Поглощением света называют уменьшение интенсивности света, проходящего через вещество, за счет превращения световой энергии в другие виды энергии (внутреннюю …
Pic.49
Pic.50
Уменьшение интенсивности света (I) в зависимости от толщины слоя вещества (l ) подчиняется закону Бугера:
Pic.51
где k – натуральный показатель поглощения (физическая величина, обратная расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в результате поглощения в среде в е раз); I0 – первоначальная …
Pic.52
Натуральный показатель поглощения зависит от длины волны света λ, химической природы и состояния поглощающей среды.
Pic.53
Поэтому закон Бугера целесообразно записывать для монохроматического света: где kλ –монохроматический натуральный показатель поглощения.
Pic.54
Если поглощающим свет веществом является окрашенный раствор низкой концентрации, то в этом случае выполняется закон Бера: kλ = χ’λC Натуральный показатель поглощения для окрашенных растворов низкой …
Pic.55
Коэффициент пропорциональности называют монохроматическим удельным показателем поглощения. Объединяя закон Бера с законом Бугера, мы получаем закон Бугера – Ламберта – Бера :
Pic.56
На практике закон Бугера – Ламберта – Бера обычно выражают через показательную функцию с основанием 10: где (так как ) – монохроматический молярный показатель поглощения, С - концентрация в моль/л.
Pic.57
Отношение интенсивности излучения, прошедшего сквозь раствор, к интенсивности излучения, упавшего на этот раствор, называют коэффициентом пропускания (τ) : τ = Il / I0
Pic.58
Десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания, называют оптической плотностью раствора (D): D = lg (1/τ) = lg (I0 / Il )
Pic.59
С учетом понятия оптической плотности закон Бугера – Ламберта – Бера записывается в виде: D = χ Сl То есть, при данной толщине слоя раствора оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации …
Pic.60
На основе закона Бугера-Ламберта-Бера разработан ряд фотометрических методов определения концентрации окрашенных растворов (концентрационная колориметрия).
Если вам понравился сайт и размещенные на нем материалы, пожалуйста, не забывайте поделиться этой страничкой в социальных сетях и с друзьями! Спасибо!
