Тема: «Досліди Боте- Вавілова. Тиск світла. Досліди Лєбедєва»

Знати: уявлення про корпускулярно – хвильовий дуалізм світла

Уміти: розв’язувати задачі на визначення тиску світла

ü План теоретичного матеріалу.

1. Досліди Боте- Вавілова.

2. Тиск світла.

3. Досліди Лєбедєва.

Теоретичний матеріал

Досліди Боте - Вавилова. Тиск світла. Досліди Лебедева»

Тиск електромагнітного випромінювання, тиск світла - тиск, який чинить світлове (і взагалі електромагнітне) випромінювання, падаюче на поверхню тіла.

Вперше гіпотеза про існування світлового тиску була висловлена І. Кеплером в XVII столітті для пояснення поведінки хвостів комет при прольоті їх поблизу Сонця. У 1873 р. Максвелл дав теорію тиску світла в рамках своєї класичної електродинаміки. Експериментально світловий тиск вперше досліджував П. М. Лебедєв в 1899 р. В його дослідах в вакуумовану посудині на тонкій срібної нитки підвішувалися крутильні ваги, до коромисла яких були прикріплені тонкі диски зі слюди і різних металів. Головною складністю було виділити світловий тиск на тлі радіометричних і конвективних сил (сил, обумовлених різницею температури навколишнього газу з освітленою і неосвітленій сторони). Крім того оскільки в той час не були розроблені вакуумні насоси, відмінні від простих механічних, Лебедєв не мав можливості проводити свої досліди в умовах навіть середнього, за сучасною класифікацією, вакууму.

Шляхом поперемінного опромінення різних сторін крилець Лебедєв нівелював радіометричні сили і отримав задовільний (± 20%) збіг з теорією Максвелла. Пізніше, в 1907-1910 рр.. Лебедєв провів більш точні досліди з вивчення тиску світла в газах і також одержав прийнятне згоду з теорією

Фізичний сенс

Згідно сьогоднішнім уявленням, світло володіє корпускулярно-хвильовим дуалізмом, тобто проявляє властивості частинок (фотонів) і властивості хвиль (електромагнітного випромінювання).

Корпускулярний опис

Якщо розглядати світло як потік фотонів, то, згідно з принципами класичної механіки, частинки при ударі об тіло повинні передавати їй імпульс, іншими словами - чинити тиск. Такий тиск іноді називають радіаційним тиском.

Для обчислення тиску світла можна скористатися наступною формулою:

де W - Кількість променистої енергії, що падає нормально на 1 м ² поверхні за 1 с; С - Швидкість світла, - коефіцієнт відбиття.

Тиск сонячного світла на перпендикулярну світла дзеркальну поверхню, що знаходиться в космосі в районі Землі, складає 9,1 МКН / м ² = 9,0 × 10-11 атм (див. сонячна постійна).

Якщо світло падає під кутом \ theta \, до нормалі, то тиск можна виразити формулою:

де w \, - об'ємна щільність енергії випромінювання, \ rho \, - коефіцієнт відбиття, \ vec i - одиничний вектор у напрямку падаючого пучка, \ vec (i ') - одиничний вектор у напрямку відбитого пучка.

Наприклад, тангенціальна складова сили тиску світла на одиничну площадку буде дорівнює:

Нормальна складова сили тиску світла на одиничну площадку буде дорівнює: (f (n)) \, = w (\ cos \ theta - \

Відношення нормальної і тангенціальною складових одно:

Хвильовий опис

З точки зору хвильової теорії світла електромагнітна хвиля являє собою змінюються та взаємопов'язані в часі і просторі коливання електричного і магнітного полів. При падінні хвилі на відбивну поверхню, електричне поле збуджує струми в приповерхневому шарі, на які діє магнітна складова хвилі. Таким чином, світлове тиск є результат додавання багатьох сил Лоренца, що діють на частинки тіла.

ü Задачі.

ü Самостійно розв’язати задачі:

ü Питання самоконтролю:

1. Поняття фотоефекту. Гіпотеза Планка про розподіл енергії випромінювання.

2. Поняття флуктуації світла. Дослід В. Боте (1891-1957).

3. Дослід С.І. Вавілова на виявлення флуктацій світлових потоків для видимого світла.

4. Поняття тиску світла. Формула тиску.

5. Досліди П.М. Лєбедєва (1900 р.)

Література:

Посібник №1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики: У 3-х т. / За ред. І.М. Кучерука. - [2-е вид., випр.] - К.: Техніка, 2006. - 532 с. - Т.1: Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка

Посібник №2. Кучерук Ї.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики: У 3-х т. / За пр. І.М. Кучерука. – [2-е вид., ипр..] — К.: Техніка, 2006. – 452 с. – Т.2: Електрика і магнетизм.

Посібник № 3. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики: У 3-х т. / За ред. І.М. Кучерука. - [2-е вид., зипр.] -К.: Техніка, 2006. - 518 с. - Т.З: Оптика. Квантова фізика.

Посібник №4. П.П. Чолпан Основи фізики: навч. Посібник: - К. Вища шк., 1995.- 488 с.: іл.

Посібник №5. І.П. Гаркуша, І.Т. Горбачук, В.П. Курінний та ін.; за заг. ред. І.П. Гаркуші./Загальний курс фізики: Зб. Задач./ К.Техніка,2003.-560с.

Л1.Том 3, розділ 9, § 9.4-9.5, с. 247-250

Л5. Розділ 6, §6.1, с. 281

Самостійна робота №32

Тема: «Рентгенівське випромінювання. Ефект Комптона. Теплове випромінювання. Закони Кірхгофа. Закон Стефана. Больцмана та Віна. Формула Релєя- Джинса та Планка»

Знати: характеристики рентгенівського випромінювання

Уміти: вміти застосовувати закони теплового випромінювання до обчислень кількісних задач

ü План теоретичного матеріалу.

1. Рентгенівське випромінювання.

2. Ефект Комптона.

3. Теплове випромінювання.

4. Закони Кірхгофа. Закон Стефана- Больцмана, Віна.

5. Формули Релея – Джинса та Планка.

Теоретичні відомості

Рентгенівське випромінювання. Ефект Комптона. Теплове випромінювання. Закон Кірхгофа. Закони Стефана-Больцмана та. Віна. Формули Релея -Джинса та Планка

Рентгенівське випромінювання - електромагнітні хвилі, енергія фотонів яких лежить на енергетичній шкалі між ультрафіолетовим випромінюванням і гамма-випромінюванням, що відповідає довжинами хвиль від 10-4 до 102 Å (від 10-14 до 10-8 м).