Eigenschaften der Wärmestrahlung (Fluss, Energieleuchtkraft, spektrale Dichte der Energieleuchtkraft). Wärmestrahlung. Energieleuchtkraft. Spektrale Leuchtdichte. Absolut schwarzer Körper. Kirchhoffs Gesetz. Stephens Gesetz

Emissionsvermögen des Körpers rl ,T numerisch gleich der Energie des Körpers dWl, von einem Körper pro Zeiteinheit bei Körpertemperatur T von einer Einheit Körperoberfläche im Wellenlängenbereich von l bis l emittiert +dl, diese.

Diese Größe wird auch als spektrale Dichte der Energieleuchtkraft des Körpers bezeichnet.

Die energetische Leuchtkraft hängt durch die Formel mit dem Emissionsgrad zusammen

Saugfähigkeit Körper al,T- eine Zahl, die angibt, welcher Anteil der auf die Oberfläche eines Körpers einfallenden Strahlungsenergie im Wellenlängenbereich von l bis l von diesem absorbiert wird +dl, diese.

Der Körper, für den al ,T =1über den gesamten Wellenlängenbereich spricht man von einem absoluten schwarzen Körper (BLB).

Der Körper, für den al ,T =konst<1 über den gesamten Wellenlängenbereich wird Grau genannt.

Wo- spektrale Dichte energetische Leuchtkraft, oder Emissionsvermögen des Körpers .

Die Erfahrung zeigt, dass der Emissionsgrad eines Körpers von der Temperatur des Körpers abhängt (für jede Temperatur liegt das Strahlungsmaximum in einem eigenen Frequenzbereich). Abmessungen .

Wenn wir den Emissionsgrad kennen, können wir die energetische Leuchtkraft berechnen:

angerufen Aufnahmefähigkeit des Körpers . Es hängt auch stark von der Temperatur ab.

Per Definition kann es nicht größer als eins sein. Für einen Körper, der Strahlung aller Frequenzen vollständig absorbiert, . Ein solcher Körper heißt absolut schwarz (Dies ist eine Idealisierung).

Ein Körper, für den und für alle Frequenzen weniger als eins ist,angerufen grauer Körper (Dies ist auch eine Idealisierung).

Es besteht ein gewisser Zusammenhang zwischen der Emissions- und Absorptionsfähigkeit eines Körpers. Führen wir gedanklich das folgende Experiment durch (Abb. 1.1).

Reis. 1.1

Es seien drei Körper in einer geschlossenen Hülle. Körper befinden sich im Vakuum, daher kann der Energieaustausch nur durch Strahlung erfolgen. Die Erfahrung zeigt, dass ein solches System nach einiger Zeit einen thermischen Gleichgewichtszustand erreicht (alle Körper und die Hülle haben die gleiche Temperatur).

In diesem Zustand verliert ein Körper mit größerem Emissionsvermögen mehr Energie pro Zeiteinheit, daher muss dieser Körper aber auch über ein größeres Absorptionsvermögen verfügen:

Gustav Kirchhoff formulierte es 1856 Gesetz und vorgeschlagen schwarzes Körpermodell .

Das Verhältnis von Emissionsvermögen zu Absorptionsvermögen hängt nicht von der Beschaffenheit des Körpers ab, es ist für alle Körper gleich(Universal-)Funktion von Frequenz und Temperatur.

Wo - universelle Kirchhoff-Funktion.

Diese Funktion hat einen universellen oder absoluten Charakter.

Die Größen selbst und einzeln betrachtet können sich beim Übergang von einem Körper zum anderen extrem stark ändern, wohl aber ihr Verhältnis ständig für alle Körper (bei einer gegebenen Frequenz und Temperatur).

Für einen absolut schwarzen Körper also dafür, d.h. Die universelle Kirchhoff-Funktion ist nichts anderes als der Emissionsgrad eines vollständig schwarzen Körpers.

Absolut schwarze Körper gibt es in der Natur nicht. Ruß oder Platinschwarz haben ein Absorptionsvermögen, jedoch nur in einem begrenzten Frequenzbereich. Allerdings kommt ein Hohlraum mit einem kleinen Loch in seinen Eigenschaften einem vollständig schwarzen Körper sehr nahe. Ein ins Innere gelangender Strahl wird nach mehrfacher Reflexion zwangsläufig absorbiert, und zwar ein Strahl beliebiger Frequenz (Abb. 1.2).

Reis. 1.2

Der Emissionsgrad eines solchen Geräts (Hohlraums) liegt sehr nahe bei F(ν, ,T). Wenn also die Hohlraumwände auf einer Temperatur gehalten werden T, dann tritt Strahlung aus dem Loch aus, deren spektrale Zusammensetzung der Strahlung eines absolut schwarzen Körpers bei derselben Temperatur sehr nahe kommt.

Indem man diese Strahlung in ein Spektrum zerlegt, kann man die experimentelle Form der Funktion finden F(ν, ,T)(Abb. 1.3), bei verschiedenen Temperaturen T 3 > T 2 > T 1 .

Reis. 1.3

Die von der Kurve abgedeckte Fläche gibt die energetische Leuchtkraft eines schwarzen Körpers bei der entsprechenden Temperatur an.

Diese Kurven sind für alle Körper gleich.

Die Kurven ähneln der molekularen Geschwindigkeitsverteilungsfunktion. Dort sind die von den Kurven abgedeckten Flächen zwar konstant, hier nimmt die Fläche jedoch mit steigender Temperatur deutlich zu. Dies legt nahe, dass die energetische Verträglichkeit stark von der Temperatur abhängt. Maximale Strahlung (Emissionsgrad) mit steigender Temperatur Verschiebungen hin zu höheren Frequenzen.

Gesetze der Wärmestrahlung

Jeder erhitzte Körper strahlt Elektromagnetische Wellen. Je höher die Körpertemperatur ist, desto kürzer sind die Wellen, die er aussendet. Man nennt einen Körper, der mit seiner Strahlung im thermodynamischen Gleichgewicht steht absolut schwarz (ACHT). Die Strahlung eines vollständig schwarzen Körpers hängt nur von seiner Temperatur ab. Im Jahr 1900 entwickelte Max Planck eine Formel, mit der man bei einer bestimmten Temperatur eines absolut schwarzen Körpers die Intensität seiner Strahlung berechnen kann.

Die österreichischen Physiker Stefan und Boltzmann stellten ein Gesetz auf, das den quantitativen Zusammenhang zwischen dem Gesamtemissionsgrad und der Temperatur eines schwarzen Körpers ausdrückt:

Dieses Gesetz heißt Stefan-Boltzmann-Gesetz . Man nennt die Konstante σ = 5,67∙10 –8 W/(m 2 ∙K 4). Stefan-Boltzmann-Konstante .

Alle Planck-Kurven haben ein deutlich ausgeprägtes Maximum bei der Wellenlänge

Dieses Gesetz wurde aufgerufen Wiensches Gesetz . Somit ist für die Sonne T 0 = 5.800 K, und das Maximum tritt bei der Wellenlänge λ max ≈ 500 nm auf, was der grünen Farbe im optischen Bereich entspricht.

Mit zunehmender Temperatur verschiebt sich das Strahlungsmaximum eines vollständig schwarzen Körpers in den kürzerwelligen Teil des Spektrums. Ein heißerer Stern strahlt den größten Teil seiner Energie im ultravioletten Bereich ab, während ein kühlerer Stern den größten Teil seiner Energie im Infrarotbereich abgibt.

Fotoeffekt. Photonen

Photoelektrischer Effekt wurde 1887 vom deutschen Physiker G. Hertz entdeckt und 1888–1890 von A. G. Stoletov experimentell untersucht. Die umfassendste Untersuchung des Phänomens des photoelektrischen Effekts wurde 1900 von F. Lenard durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt war das Elektron bereits entdeckt worden (1897, J. Thomson), und es wurde klar, dass der photoelektrische Effekt (oder mehr) (genauer: der äußere Photoeffekt) besteht darin, dass Elektronen aus einer Substanz unter dem Einfluss von auf sie fallendem Licht herausgeschleudert werden.

Das Diagramm des Versuchsaufbaus zur Untersuchung des photoelektrischen Effekts ist in Abb. dargestellt. 5.2.1.

Für die Experimente wurde eine Vakuumflasche aus Glas mit zwei Metallelektroden verwendet, deren Oberfläche gründlich gereinigt wurde. An die Elektroden wurde eine gewisse Spannung angelegt U, dessen Polarität mit einem Doppelschlüssel geändert werden konnte. Eine der Elektroden (Kathode K) wurde durch ein Quarzfenster mit monochromatischem Licht einer bestimmten Wellenlänge λ beleuchtet. Bei konstantem Lichtstrom wurde die Abhängigkeit der Photostromstärke ermittelt ICH von der angelegten Spannung. In Abb. 5.2.2 zeigt typische Kurven einer solchen Abhängigkeit, erhalten bei zwei Intensitätswerten Lichtstrom, Vorfall an der Kathode.

Die Kurven zeigen, dass bei ausreichend großen positiven Spannungen an der Anode A der Photostrom die Sättigung erreicht, da alle durch Licht aus der Kathode ausgestoßenen Elektronen die Anode erreichen. Sorgfältige Messungen zeigten, dass der Sättigungsstrom ICH n ist direkt proportional zur Intensität des einfallenden Lichts. Wenn die Spannung an der Anode negativ ist, hemmt das elektrische Feld zwischen Kathode und Anode die Elektronen. Nur solche Elektronen, deren kinetische Energie | übersteigt EU|. Wenn die Spannung an der Anode kleiner ist als - U h, der Photostrom stoppt. Messung U h können wir die maximale kinetische Energie von Photoelektronen bestimmen:

Zahlreiche Experimentatoren haben die folgenden Grundprinzipien des photoelektrischen Effekts festgestellt:

1. Die maximale kinetische Energie von Photoelektronen steigt linear mit zunehmender Lichtfrequenz ν und ist nicht von der Intensität des Lichts abhängig.
2. Für jeden Stoff gibt es eine sogenannte roter Fotoeffektrand , also die niedrigste Frequenz ν min, bei der der äußere photoelektrische Effekt noch möglich ist.
3. Die Anzahl der Photoelektronen, die das Licht von der Kathode in 1 s emittiert, ist direkt proportional zur Lichtintensität.
4. Der photoelektrische Effekt ist praktisch trägheitslos; der Photostrom tritt sofort nach Beginn der Beleuchtung der Kathode auf, sofern die Lichtfrequenz ν > ν min ist.

Alle diese Gesetze des photoelektrischen Effekts widersprachen grundsätzlich den Vorstellungen klassische Physiküber die Wechselwirkung von Licht mit Materie. Wellenkonzepten zufolge würde ein Elektron bei der Wechselwirkung mit einer elektromagnetischen Lichtwelle nach und nach Energie ansammeln, und es würde je nach Intensität des Lichts eine beträchtliche Zeitspanne dauern, bis das Elektron genug Energie angesammelt hätte, um aus der Welle herauszufliegen Kathode. Wie Berechnungen zeigen, sollte diese Zeit in Minuten oder Stunden berechnet werden. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass Photoelektronen unmittelbar nach Beginn der Beleuchtung der Kathode erscheinen. In diesem Modell war es auch unmöglich, die Existenz der roten Grenze des photoelektrischen Effekts zu verstehen. Die Wellentheorie des Lichts konnte die Unabhängigkeit der Energie von Photoelektronen von der Intensität des Lichtflusses und die Proportionalität der maximalen kinetischen Energie zur Lichtfrequenz nicht erklären.

Daher war die elektromagnetische Theorie des Lichts nicht in der Lage, diese Muster zu erklären.

Die Lösung wurde 1905 von A. Einstein gefunden. Eine theoretische Erklärung der beobachteten Gesetze des photoelektrischen Effekts lieferte Einstein auf der Grundlage der Hypothese von M. Planck, dass Licht in bestimmten Teilen emittiert und absorbiert wird, und der Energie jedes einzelnen davon Der Anteil wird durch die Formel bestimmt E = Hν, wo H– Plancksches Wirkungsquantum. Einstein machte den nächsten Schritt in der Entwicklung von Quantenkonzepten. Daraus kam er zu dem Schluss Licht hat eine diskontinuierliche (diskrete) Struktur. Eine elektromagnetische Welle besteht aus einzelnen Teilen – Quanten, später benannt Photonen. Bei der Wechselwirkung mit Materie überträgt ein Photon seine gesamte Energie vollständig Hνein Elektron. Einen Teil dieser Energie kann das Elektron bei Stößen mit Materieatomen abbauen. Darüber hinaus wird ein Teil der Elektronenenergie für die Überwindung der Potentialbarriere an der Metall-Vakuum-Grenzfläche aufgewendet. Dazu muss das Elektron eine Austrittsarbeit ausführen A, abhängig von den Eigenschaften des Kathodenmaterials. Die maximale kinetische Energie, die ein von der Kathode emittiertes Photoelektron haben kann, wird durch das Energieerhaltungsgesetz bestimmt:

Diese Formel wird normalerweise aufgerufen Einsteins Gleichung für den photoelektrischen Effekt .

Mit Einsteins Gleichung können alle Gesetze des externen photoelektrischen Effekts erklärt werden. Aus Einsteins Gleichung folgt es lineare Abhängigkeit maximale kinetische Energie von der Frequenz und Unabhängigkeit von der Lichtintensität, das Vorhandensein einer roten Grenze, der trägheitsfreie photoelektrische Effekt. Gesamtzahl Photoelektronen, die die Kathodenoberfläche in 1 s verlassen, müssen proportional zur Anzahl der Photonen sein, die gleichzeitig auf die Oberfläche einfallen. Daraus folgt, dass der Sättigungsstrom direkt proportional zur Intensität des Lichtflusses sein muss.

Wie aus Einsteins Gleichung hervorgeht, drückt der Tangens des Neigungswinkels der Geraden die Abhängigkeit des Sperrpotentials aus Uз aus der Frequenz ν (Abb. 5.2.3), gleich dem Verhältnis des Planckschen Wirkungsquantums H zur Elektronenladung e:

Wo C– Lichtgeschwindigkeit, λ cr – Wellenlänge, die der roten Grenze des photoelektrischen Effekts entspricht. Die meisten Metalle haben eine Austrittsarbeit A beträgt mehrere Elektronenvolt (1 eV = 1,602·10 –19 J). In der Quantenphysik wird häufig das Elektronenvolt als Energieeinheit verwendet. Der Wert der Planckschen Konstante, ausgedrückt in Elektronenvolt pro Sekunde, beträgt

Unter den Metallen haben Alkalielemente die niedrigste Austrittsarbeit. Zum Beispiel Natrium A= 1,9 eV, was der Rotgrenze des photoelektrischen Effekts λ cr ≈ 680 nm entspricht. Daher Verbindungen Alkali Metalle Wird zur Herstellung von Kathoden verwendet Fotozellen , konzipiert für die Aufnahme von sichtbarem Licht.

Die Gesetze des photoelektrischen Effekts besagen also, dass sich Licht, wenn es emittiert und absorbiert wird, wie ein sogenannter Teilchenstrom verhält Photonen oder Lichtquanten .

Die Photonenenergie ist

Daraus folgt, dass das Photon einen Impuls hat

So kehrte die Lichtlehre nach einer zwei Jahrhunderte dauernden Revolution wieder zu den Vorstellungen von Lichtteilchen – Körperchen – zurück.

Dies war jedoch keine mechanische Rückkehr zu Newtons Korpuskulartheorie. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde klar, dass Licht eine Doppelnatur hat. Wenn sich das Licht ausbreitet, erscheint es Welleneigenschaften(Interferenz, Beugung, Polarisation) und bei Wechselwirkung mit Materie - korpuskular (photoelektrischer Effekt). Diese Doppelnatur des Lichts nennt man Welle-Teilchen-Dualität . Später wurde die duale Natur bei Elektronen und anderen entdeckt Elementarteilchen. Die klassische Physik kann nicht geben visuelles Modell Kombinationen von Wellen- und Korpuskulareigenschaften von Mikroobjekten. Die Bewegung von Mikroobjekten unterliegt keinen Gesetzen klassische Mechanik Newton und die Gesetze Quantenmechanik. Die Grundlage dieser modernen Wissenschaft bilden die von M. Planck entwickelte Theorie der Schwarzkörperstrahlung und Einsteins Quantentheorie des photoelektrischen Effekts.

Wärmestrahlung werden elektromagnetische Wellen genannt, die von Atomen ausgesendet werden, die aufgrund der Energie ihrer thermischen Bewegung angeregt werden. Befindet sich Strahlung im Gleichgewicht mit der Materie, spricht man von Gleichgewichtswärmestrahlung.

Alle Körper mit einer Temperatur T > 0 K senden elektromagnetische Wellen aus. Verdünnte einatomige Gase ergeben Linienemissionsspektren, mehratomige Gase und Flüssigkeiten ergeben Streifenspektren, d. h. Bereiche mit einem nahezu kontinuierlichen Satz von Wellenlängen. Feststoffe emittieren kontinuierliche Spektren aller möglichen Wellenlängen. Das menschliche Auge sieht Strahlung in einem begrenzten Wellenlängenbereich von etwa 400 bis 700 nm. Damit ein Mensch Körperstrahlung sehen kann, muss die Körpertemperatur mindestens 700 °C betragen.

Wärmestrahlung gekennzeichnet durch folgende Werte:

W- Strahlungsenergie (in J);

(J/(s.m 2) - energetische Leuchtkraft (D.S.- Strahlungsbereich

Oberfläche). Energetische Leuchtkraft R- im Sinne von -

ist die pro Flächeneinheit pro Einheit abgegebene Energie

Zeit für alle Wellenlängen l von 0 bis .

Zusätzlich zu diesen als Integral bezeichneten Merkmalen verwenden sie auch spektrale Eigenschaften, die die Menge der emittierten Energie pro Einheitswellenlängenintervall oder Einheitsintervall berücksichtigen

Absorptionsgrad (Absorptionskoeffizient) ist das Verhältnis des absorbierten Lichtflusses zum einfallenden Lichtfluss, gemessen in einem kleinen Wellenlängenbereich nahe einer bestimmten Wellenlänge.

Die spektrale Dichte der Energieleuchtkraft ist numerisch gleich der Strahlungsleistung pro Flächeneinheit dieses Körpers in einem Frequenzintervall von Einheitsbreite.

Wärmestrahlung und ihre Natur. Ultraviolette Katastrophe. Verteilungskurve der Wärmestrahlung. Plancks Hypothese.

THERMISCHE STRAHLUNG (Temperaturstrahlung) - el-magn. Strahlung, die von einem Stoff abgegeben wird und durch sein Inneres entsteht. Energie (anders als beispielsweise Lumineszenz, die durch externe Energiequellen angeregt wird). T. und. hat ein kontinuierliches Spektrum, dessen Lage von der Temperatur des Stoffes abhängt. Mit zunehmender Energie nimmt die Gesamtenergie der emittierten Strahlung zu und das Maximum verschiebt sich in den Bereich kurzer Wellenlängen. T. und. emittiert beispielsweise die Oberfläche von heißem Metall, Erdatmosphäre usw.

T. und. entsteht unter Bedingungen des detaillierten Gleichgewichts in einem Stoff (siehe Prinzip des detaillierten Gleichgewichts) für alle nicht strahlenden Stoffe. Prozesse, d.h. für decomp. Arten von Teilchenkollisionen in Gasen und Plasmen zum Austausch elektronischer und Schwingungsenergien. Bewegungen in Festkörpern usw. Der Gleichgewichtszustand der Materie an jedem Punkt im Raum ist der Zustand der lokalen Thermodynamik. Gleichgewicht (LTE) - in diesem Fall wird es durch den Temperaturwert charakterisiert, von dem die Temperatur abhängt. an dieser Stelle.

IN Allgemeiner Fall Körpersysteme, für die nur LTE und Zerlegung durchgeführt werden. Schnittpunkte haben unterschiedliche Temperaturen, T. und. befindet sich nicht im thermodynamischen Zustand. Gleichgewicht mit der Materie. Heißere Körper geben mehr ab, als sie absorbieren, und kältere bewirken das Gegenteil. Strahlung wird von heißeren Körpern auf kältere übertragen. Um einen stationären Zustand aufrechtzuerhalten, in dem die Temperaturverteilung im System erhalten bleibt, ist es notwendig, den Verlust an Wärmeenergie durch einen strahlenden heißeren Körper zu kompensieren und vom kälteren Körper abzuführen.

Bei voller Thermodynamik Im Gleichgewicht haben alle Teile eines Körpersystems die gleiche Temperatur und die Energie der von jedem Körper abgegebenen Wärmeenergie wird durch die Energie der von diesem Körper aufgenommenen Wärmeenergie kompensiert. andere Telefone In diesem Fall findet auch für Heizkörper ein detaillierter Ausgleich statt. Übergänge, T. und. ist in der Thermodynamik Gleichgewicht mit der Substanz und genannt Strahlung ist Gleichgewicht (die Strahlung eines absolut schwarzen Körpers ist Gleichgewicht). Das Spektrum der Gleichgewichtsstrahlung hängt nicht von der Art der Substanz ab und wird durch das Plancksche Strahlungsgesetz bestimmt.

Für T. und. Für nichtschwarze Körper gilt das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz, das sie mit Emission verbindet. und absorbieren. Fähigkeiten mit emittieren. die Fähigkeit eines vollständig schwarzen Körpers.

In Gegenwart von LTE werden die Strahlungsgesetze von Kirchhoff und Planck auf die Emission und Absorption von T. und angewendet. In Gasen und Plasmen können die Prozesse der Strahlungsübertragung untersucht werden. Diese Überlegung wird in der Astrophysik häufig verwendet, insbesondere in der Theorie der Sternatmosphären.

Ultraviolette Katastrophe - physikalischer Begriff, beschreibt das Paradoxon der klassischen Physik, das darin besteht, dass die Gesamtleistung der Wärmestrahlung eines erhitzten Körpers unendlich sein muss. Das Paradoxon erhielt seinen Namen aufgrund der Tatsache, dass die spektrale Energiedichte der Strahlung mit der Verkürzung der Wellenlänge auf unbestimmte Zeit zunehmen sollte.

Im Wesentlichen zeigte dieses Paradoxon, wenn nicht die interne Inkonsistenz der klassischen Physik, so doch zumindest eine äußerst scharfe (absurde) Diskrepanz mit elementaren Beobachtungen und Experimenten.

Da dies nicht mit experimentellen Beobachtungen vereinbar ist, in Ende des 19. Jahrhunderts Jahrhundert traten Schwierigkeiten bei der Beschreibung der photometrischen Eigenschaften von Körpern auf.

Das Problem wurde mit gelöst Quantentheorie Strahlung von Max Planck im Jahr 1900.

Plancks Hypothese ist eine am 14. Dezember 1900 von Max Planck aufgestellte Hypothese, die besagt, dass bei der Wärmestrahlung Energie nicht kontinuierlich, sondern in getrennten Quanten (Portionen) emittiert und absorbiert wird. Jeder dieser Quantenanteile hat eine Energie proportional zur Frequenz ν der Strahlung:

wobei h oder der Proportionalitätskoeffizient ist, später Plancksches Wirkungsquantum genannt. Basierend auf dieser Hypothese schlug er eine theoretische Ableitung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur eines Körpers und der von diesem Körper emittierten Strahlung vor – die Plancksche Formel.

Plancks Hypothese wurde später experimentell bestätigt.

THERMISCHE STRAHLUNG Stefan Boltzmanns Gesetz Zusammenhang zwischen der Energieleuchtkraft R e und der spektralen Dichte der Energieleuchtkraft eines schwarzen Körpers Energieleuchtkraft eines grauen Körpers Wiensches Verschiebungsgesetz (1. Hauptsatz) Abhängigkeit der maximalen spektralen Dichte der Energieleuchtkraft eines Schwarzen Körper auf Temperatur (2. Hauptsatz) Plancksche Formel

WÄRMESTRAHLUNG 1. Die maximale spektrale Dichte der Sonnenenergieleuchtkraft liegt bei einer Wellenlänge von 0,48 Mikrometern. Unter der Annahme, dass die Sonne als schwarzer Körper strahlt, bestimmen Sie: 1) die Temperatur ihrer Oberfläche; 2) die von seiner Oberfläche abgegebene Leistung. Nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz wird die von der Sonnenoberfläche emittierte Leistung nach dem Gesetz von Stefan Boltzmann

WÄRMESTRAHLUNG 2. Bestimmen Sie die Wärmemenge, die 50 cm 2 von der Oberfläche geschmolzenen Platins in 1 Minute verlieren, wenn die Absorptionskapazität von Platin A T = 0,8 ist. Der Schmelzpunkt von Platin liegt bei 1770 °C. Der Wärmeverlust von Platin entspricht der von seiner heißen Oberfläche abgegebenen Energie. Nach dem Gesetz von Stefan Boltzmann gilt:

WÄRMESTRAHLUNG 3. Ein Elektroofen verbraucht Leistung P = 500 W. Die Temperatur seiner Innenfläche beträgt bei einem offenen kleinen Loch mit einem Durchmesser von d = 5,0 cm 700 °C. Wie viel Strom wird über die Wände abgeführt? Die Gesamtleistung ergibt sich aus der Summe der durch das Loch abgegebenen Leistung und der von den Wänden abgeleiteten Leistung. Nach dem Gesetz von Stefan Boltzmann gilt:

WÄRMESTRAHLUNG 4 Ein Wolframfaden wird im Vakuum mit einem Strom der Stärke I = 1 A auf eine Temperatur T 1 = 1000 K erhitzt. Bei welcher Stromstärke wird der Faden auf eine Temperatur T 2 = 3000 K erhitzt? Absorptionskoeffizienten von Wolfram und seinen Widerstände, entsprechend den Temperaturen T 1, T 2 sind gleich: a 1 = 0,115 und a 2 = 0,334; 1 = 25, Ohm m, 2 = 96, Ohm m Die abgegebene Leistung ist gleich der verbrauchten Leistung Stromkreis im eingeschwungenen Zustand In einem Leiter freigesetzte elektrische Energie Nach dem Gesetz von Stefan Boltzmann

WÄRMESTRAHLUNG 5. Im Spektrum der Sonne liegt die maximale spektrale Dichte der Energieleuchtkraft bei einer Wellenlänge von 0,0 = 0,47 Mikrometer. Unter der Annahme, dass die Sonne als vollständig schwarzer Körper strahlt, ermitteln Sie die Intensität Sonnenstrahlung(d. h. Strahlungsflussdichte) in der Nähe der Erde außerhalb ihrer Atmosphäre. Lichtstärke (Strahlungsintensität) Lichtstrom Nach den Gesetzen von Stefan Boltzmann und Wien

WÄRMESTRAHLUNG 6. Die Wellenlänge 0, die für die maximale Energie im Spektrum der Schwarzkörperstrahlung verantwortlich ist, beträgt 0,58 Mikrometer. Bestimmen Sie die maximale spektrale Dichte der Energieleuchtkraft (r, T) max, berechnet für das Wellenlängenintervall = 1 nm, nahe 0. Die maximale spektrale Dichte der Energieleuchtkraft ist proportional zur fünften Potenz der Temperatur und wird durch das 2. Wiener Gesetz ausgedrückt. Die Temperatur T wird aus dem Wiener Verschiebungsgesetz ausgedrückt. Der Wert C wird in SI-Einheiten angegeben, wobei das Einheitswellenlängenintervall = 1 m ist. Gemäß den Bedingungen des Problems muss die spektrale Leuchtdichte berechnet werden, die für das Wellenlängenintervall von 1 berechnet wird nm, also schreiben wir den Wert von C in SI-Einheiten aus und berechnen ihn für ein gegebenes Wellenlängenintervall neu:

THERMISCHE STRAHLUNG 7. Eine Untersuchung des Sonnenstrahlungsspektrums zeigt, dass die maximale spektrale Dichte der Energieleuchtkraft einer Wellenlänge = 500 nm entspricht. Nehmen wir an, die Sonne sei ein schwarzer Körper, und bestimmen Sie: 1) die energetische Leuchtkraft R e der Sonne; 2) Energiefluss F e, der von der Sonne emittiert wird; 3) die Masse elektromagnetischer Wellen (aller Längen), die von der Sonne in 1 s ausgesendet werden. 1. Nach den Gesetzen von Stefan Boltzmann und Wien 2. Lichtstrom 3. Die Masse der elektromagnetischen Wellen (alle Längen), die die Sonne während der Zeit t = 1 s aussendet, bestimmen wir durch Anwendung des Proportionalitätsgesetzes von Masse und Energie E = ms 2. Die Energie elektromagnetischer Wellen, die während der Zeit t ausgesendet werden, ist gleich dem Produkt des Energieflusses Ф e ((Strahlungsleistung) mit der Zeit: E=Ф e t. Daher ist Ф e =ms 2, woraus m= Ф e/s 2.

EMISSION UND ABSORPTION VON ENERGIE

ATOME UND MOLEKÜLE

FRAGEN AN DIE KLASSE ZUM THEMA:

1. Wärmestrahlung. Seine Hauptmerkmale: Strahlungsfluss Ф, Energieleuchtkraft (Intensität) R, spektrale Dichte der Energieleuchtkraft r λ; Absorptionskoeffizient α, monochromatischer Absorptionskoeffizient α λ. Absolut schwarzer Körper. Kirchhoffs Gesetz.

2. Wärmestrahlungsspektren von a.ch.t. (Zeitplan). Die Quantennatur der Wärmestrahlung (Plancks Hypothese; es ist nicht nötig, sich die Formel für ε λ zu merken). Abhängigkeit des Spektrums von a.ch.t. zur Temperatur (Grafik). Weingesetz. Stefan-Boltzmann-Gesetz für a.ch.t. (ohne Ausgabe) und für andere Stellen.

3. Die Struktur der elektronischen Hüllen von Atomen. Energieniveaus. Emission von Energie bei Übergängen zwischen Energieniveaus. Bohrs Formel ( für Frequenz und für Wellenlänge). Spektren von Atomen. Spektrum eines Wasserstoffatoms. Spektralserie. Allgemeines Konzeptüber die Spektren von Molekülen und kondensierter Materie (Flüssigkeiten, Feststoffe). Das Konzept der Spektralanalyse und seine Verwendung in der Medizin.

4. Lumineszenz. Arten der Lumineszenz. Fluoreszenz und Phosphoreszenz. Die Rolle metastabiler Ebenen. Lumineszenzspektren. Stokes-Regel. Lumineszenzanalyse und ihre Verwendung in der Medizin.

5. Gesetz der Lichtabsorption (Bouguer-Gesetz; Schlussfolgerung). Transmissionsgrad τ und optische Dichte D. Bestimmung der Konzentration von Lösungen durch Lichtabsorption.

Laborarbeit: „Aufzeichnung des Absorptionsspektrums und Bestimmung der Konzentration der Lösung mit einem Photoelektrokolorimeter.“

LITERATUR:

Obligatorisch: A. N. Remizov. „Medizinische und biologische Physik“, M., „ Handelshochschule", 1996, Kap. 27, §§ 1–3; Kapitel 29, §§ 1,2

• zusätzlich: Emission und Absorption von Energie durch Atome und Moleküle, Vortrag, Risograph, Hrsg. Abteilung, 2002

GRUNDLEGENDE DEFINITIONEN UND FORMELN

1. Wärmestrahlung

Alle Körper senden auch ohne äußere Einwirkung elektromagnetische Wellen aus. Die Energiequelle dieser Strahlung ist die thermische Bewegung der Teilchen, aus denen der Körper besteht, weshalb er auch genannt wird Wärmestrahlung. Bei hohe Temperaturen(etwa 1000 K oder mehr) fällt diese Strahlung teilweise in den Bereich des sichtbaren Lichts, mit mehr niedrige Temperaturen Es werden Infrarotstrahlen und in sehr geringer Menge auch Radiowellen ausgesendet.

Strahlungsfluss F - Das Strahlungsleistung, die von der Quelle abgegeben wird, oder Pro Zeiteinheit emittierte Strahlungsenergie: Ф = Р = ; Durchflusseinheit - Watt.

Energetische Leuchtkraft R - Das Strahlungsfluss, der von einer Einheitsoberfläche des Körpers emittiert wird: ; Einheit der energetischen Leuchtkraft – W.m –2 .

Spektrale Dichte der energetischen Leuchtkraft R λ - Das das Verhältnis der energetischen Leuchtkraft eines Körpers innerhalb eines kleinen Wellenlängenintervalls (ΔR λ ) auf den Wert dieses Intervalls Δ λ:

Maß r λ – W.m - 3

Absolut schwarzer Körper (A.B.T.) namens t was gegessen hatvöllig absorbiert einfallende Strahlung. In der Natur gibt es solche Körper nicht, aber ein gutes Modell eines a.ch.t. ist ein kleines Loch in einem geschlossenen Hohlraum.

Monochromatischer Absorptionskoeffizient ist der Wert des Absorptionskoeffizienten, der in einem engen Spektralbereich um einen bestimmten Wert λ gemessen wird.

Kirchhoffs Gesetz: bei konstanter Temperatur das Verhältnis der spektralen Dichte der energetischen Leuchtkraft bei einer bestimmten Wellenlänge zum monochromatischen Absorptionskoeffizienten bei derselben Wellenlänge für alle Körper gleich und ist gleich der spektralen Dichte der Energieleuchtkraft des a.b.t. bei dieser Wellenlänge:

(manchmal bezeichnet r λ A.Ch.T ε λ)

Ein vollständig schwarzer Körper absorbiert und emittiert Strahlung alle Wellenlängen, Deshalb Spektrum von a.h.t. immer solide. Typ dieses Spektrums hängt von der Körpertemperatur ab. Wenn die Temperatur steigt Erstens nimmt die energetische Leuchtkraft deutlich zu; Zweitens, Wellenlänge, die der maximalen Strahlung entspricht(λ max ) , verschiebt sich zu kürzeren Wellenlängen :, wobei b ≈ 29090 µm.K -1 ( Wiensches Gesetz).

Stefan-Boltzmann-Gesetz: energetische Leuchtkraft von a.h.t. proportional zur vierten Potenz der Körpertemperatur auf der Kelvin-Skala: R = σT 4

2. Energieemission durch Atome und Moleküle

Bekanntlich kann die Energie eines Elektrons in der Elektronenhülle eines Atoms nur streng definierte Werte annehmen, die für ein bestimmtes Atom charakteristisch sind. Mit anderen Worten sagen sie das Elektron kann nur auf bestimmten lokalisiert werdenEnergieniveaus. Wenn sich ein Elektron an einem bestimmten Ort befindet Energielevel Es verändert seine Energie nicht, das heißt, es absorbiert oder emittiert kein Licht. Beim Übergang von einer Ebene zur anderen Die Energie des Elektrons ändert sich, und zwar gleichzeitig absorbiert oder abgegebenLichtquant (Photon).Die Energie eines Quants ist gleich der Differenz der Energien der Niveaus, zwischen denen der Übergang stattfindet: E QUANTUM = hν = E n – E m wobei n und m Niveauzahlen sind (Bohr-Formel).

Elektronenübergänge zwischen verschiedenen Ebenentreten mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit auf. In manchen Fällen liegt die Übergangswahrscheinlichkeit sehr nahe bei Null; Die entsprechenden Spektrallinien werden unter normalen Bedingungen nicht beobachtet. Solche Übergänge heißen verboten.

In vielen Fällen wird die Energie eines Elektrons möglicherweise nicht in Quantenenergie umgewandelt, sondern eher in die Energie der thermischen Bewegung von Atomen oder Molekülen. Solche Übergänge heißen nicht strahlend.

Neben der Übergangswahrscheinlichkeit ist die Helligkeit der Spektrallinien direkt proportional zur Anzahl der Atome des emittierenden Stoffes. Diese Abhängigkeit liegt zugrunde quantitative Spektralanalyse.
3. Lumineszenz

Lumineszenz ruf irgendjemanden an keine Wärmestrahlung. Die Energiequellen für diese Strahlung können dementsprechend unterschiedlich sein; verschiedene Typen Lumineszenz. Die wichtigsten davon sind: Chemilumineszenz- Leuchten, das bei bestimmten Bedingungen auftritt chemische Reaktionen; Biolumineszenz– das ist Chemilumineszenz in lebenden Organismen; Kathodolumineszenz – leuchten unter dem Einfluss eines Elektronenflusses, der in Fernsehbildröhren verwendet wird, Kathodenstrahlröhren, Gaslampen usw.; Elektrolumineszenz- Leuchten, das in erscheint elektrisches Feld(am häufigsten in Halbleitern). Am meisten interessante Aussicht Lumineszenz ist Photolumineszenz. Hierbei handelt es sich um einen Prozess, bei dem Atome oder Moleküle Licht (oder UV-Strahlung) in einem Wellenlängenbereich absorbieren und in einem anderen abstrahlen (z. B. absorbieren sie blaue Strahlen und emittieren gelbe Strahlen). In diesem Fall absorbiert der Stoff Quanten mit relativ hoher Energie hν 0 (mit kurzer Wellenlänge). Dann kehrt das Elektron möglicherweise nicht sofort zum Bodenniveau zurück, sondern gelangt zunächst zum Zwischenniveau und dann zum Bodenniveau (es kann mehrere Zwischenniveaus geben). In den meisten Fällen sind einige Übergänge strahlungslos, das heißt, die Elektronenenergie wird in die Energie der thermischen Bewegung umgewandelt. Daher ist die Energie der während der Lumineszenz emittierten Quanten geringer als die Energie des absorbierten Quants. Die Wellenlänge des emittierten Lichts muss größer sein als die Wellenlänge des absorbierten Lichts. Wenn das Gesagte in formuliert ist Gesamtansicht, wir bekommen Gesetz Stokes : Das Lumineszenzspektrum ist relativ zum Spektrum der Lumineszenz verursachenden Strahlung zu längeren Wellen verschoben.

Es gibt zwei Arten von Leuchtstoffen. In einigen Fällen hört das Leuchten fast augenblicklich auf, nachdem das aufregende Licht ausgeschaltet wurde. Das kurzfristig das Leuchten heißt Fluoreszenz.

Bei Substanzen einer anderen Art verblasst das Leuchten nach dem Ausschalten des anregenden Lichts schrittweise(nach dem Exponentialgesetz). Das langfristig das Leuchten heißt Phosphoreszenz. Der Grund für das lange Leuchten liegt darin, dass die Atome oder Moleküle solcher Stoffe enthalten metastabile Ebenen.Metastabil Dieses Energieniveau wird aufgerufen in dem Elektronen viel länger verbleiben können als auf normalen Niveaus. Daher kann die Dauer der Phosphoreszenz Minuten, Stunden und sogar Tage betragen.
4. Gesetz der Lichtabsorption (Bouguer-Gesetz)

Wenn ein Strahlungsfluss einen Stoff durchdringt, verliert er einen Teil seiner Energie (die absorbierte Energie wird in Wärme umgewandelt). Das Gesetz der Lichtabsorption heißt Bouguersches Gesetz: Ф = Ф 0 ∙ e – κ λ · L ,

wobei Ф 0 die einfallende Strömung ist, Ф die Strömung ist, die durch eine Stoffschicht mit der Dicke L verläuft; der Koeffizient κ λ heißt natürlich Absorptionsrate ( seine Größe hängt von der Wellenlänge ab) . Für praktische Berechnungen verwenden sie lieber dezimale Logarithmen als natürliche Logarithmen. Dann nimmt das Bouguersche Gesetz die Form an: Ф = Ф 0 ∙ 10 – k λ ∙ L ,

wobei k λ – Dezimal Absorptionsrate.

Transmission Nennen Sie die Menge

Optische Dichte D - Dies ist die durch die Gleichung definierte Größe: . Wir können es anders sagen: Die optische Dichte D ist eine Größe, die im Exponenten der Formel des Bouguer-Gesetzes steht: D = k λ ∙ L

Koeffizient χ λ heißt molare Absorptionsrate(wenn die Konzentration in Mol angegeben wird) oder spezifische Absorptionsrate(wenn die Konzentration in Gramm angegeben wird). Aus der letzten Formel erhalten wir: Ф = Ф 0 ∙10 - χ λ ∙ C ∙ L(Gesetz Bugera–Bera)

Diese Formeln liegen den häufigsten Formeln in klinischen und biochemischen Labors zugrunde Methode zur Bestimmung der Konzentrationen gelöster Stoffe durch Lichtabsorption.

TYPISCHE PROBLEME MIT LÖSUNGEN UNTERRICHTEN

(Zukünftig werden wir der Kürze halber einfach „Trainingsaufgaben“ schreiben.)

Eine elektrische Heizung (Heizkörper) sendet einen Infrarotstrahlenstrom von 500 W aus. Die Oberfläche des Heizkörpers beträgt 3300 cm2. Ermitteln Sie die vom Strahler in 1 Stunde abgegebene Energie und die energetische Leuchtkraft des Strahlers.

Gegeben: Finden

Ф = 500 W W und R

t = 1 Stunde = 3600 s

S = 3300 cm 2 = 0,33 m 2

Lösung:

Der Strahlungsfluss Ф ist die pro Zeiteinheit emittierte Strahlungsleistung oder Energie: . Von hier

W = F t = 500 W 3600 s = 18 10 5 J = 1800 kJ

Lernziel Nr. 2

Bei welcher Wellenlänge ist die Wärmestrahlung der menschlichen Haut maximal (also r λ = max)? Die Hauttemperatur an exponierten Körperstellen (Gesicht, Hände) beträgt ca. 30 °C.

Gegeben: Finden:

Т = 30 о С = 303 К λ max

Lösung:

Wir setzen die Daten in die Wien-Formel ein: ,

das heißt, fast die gesamte Strahlung liegt im IR-Bereich des Spektrums.

Lernziel Nr. 3

Das Elektron befindet sich auf einem Energieniveau mit einer Energie von 4,7,10 –19 J

Bei Bestrahlung mit Licht der Wellenlänge 600 nm gelangte es auf ein höheres Energieniveau. Finden Sie die Energie dieser Ebene.

Lösung:

Lernziel Nr. 4

Dezimaler Wasseraufnahmewert für Sonnenlicht gleich 0,09 m –1. Welcher Anteil der Strahlung erreicht die Tiefe L = 100 m?

Gegeben Finden:

k = 0,09 m – 1

Lösung:

Schreiben wir das Gesetz von Bouguer auf: . Der Anteil der Strahlung, der die Tiefe L erreicht, beträgt offensichtlich

das heißt, ein Milliardstel Sonnenlicht wird eine Tiefe von 100 m erreichen.
Lernziel Nr. 5

Licht durchläuft nacheinander zwei Filter. Der erste hat eine optische Dichte D 1 = 0,6; der zweite hat D 2 = 0,4. Wie viel Prozent des Strahlungsflusses werden dieses System passieren?

Gegeben: Finden:

D 1 = 0,6 (in %%)

Lösung:

Wir beginnen die Lösung mit einer Zeichnung dieses Systems

SF-1 SF-2

Finden Sie Ф 1: Ф 1 = Ф 0 10 – D 1

Ebenso ist der durch den zweiten Lichtfilter fließende Fluss gleich:

Ф 2 = Ф 1 10 – D 2 = Ф 0 10 – D 1 10 – D 2 = Ф 0 10 – (D 1 + D 2)

Das erhaltene Ergebnis hat allgemeine Bedeutung : wenn Licht nacheinander ein System aus mehreren Objekten durchdringt,Die gesamte optische Dichte entspricht der Summe der optischen Dichten dieser Objekte .

Unter den Bedingungen unseres Problems wird ein Fluss von F 2 = 100 %∙10 – (0,6 + 0,4) = 100 %∙10 – 1 = 10 % ein System aus zwei Lichtfiltern passieren

Nach dem Bouguer-Baer-Gesetz ist es insbesondere möglich, die Konzentration von DNA zu bestimmen. Im sichtbaren Bereich sind Lösungen von Nukleinsäuren transparent, im UV-Teil des Spektrums absorbieren sie jedoch stark; Das Absorptionsmaximum liegt bei etwa 260 nm. Es liegt auf der Hand, dass gerade in diesem Bereich des Spektrums die Absorption der Strahlung gemessen werden muss; In diesem Fall sind Empfindlichkeit und Genauigkeit der Messung am besten.

Bedingungen des Problems: Bei der Messung der Absorption von UV-Strahlen mit einer Wellenlänge von 260 nm durch eine DNA-Lösung wurde der durchgelassene Strahlungsfluss um 15 % abgeschwächt. Die Weglänge des Strahls in der Küvette mit der Lösung „x“ beträgt 2 cm. Der molare Absorptionsindex (dezimal) für DNA bei einer Wellenlänge von 260 nm beträgt 1,3.10 5 mol – 1,cm 2. Finden Sie die DNA-Konzentration in die Lösung.

Gegeben:

Ф 0 = 100 %; F = 100 % – 15 % = 85 % Finden: Mit DNA

x = 2 cm; λ = 260 nm

χ 260 = 1.3.10 5 mol –1 .cm 2

Lösung:

(Wir haben den Bruch „umgedreht“, um den negativen Exponenten loszuwerden). . Nun logarithmieren wir: , und ; wir ersetzen:

0,07 und C = 2,7.10 – 7 mol/cm3

Achten Sie auf die hohe Empfindlichkeit der Methode!

b = 2900 µm.K; σ = 5.7.10 – 8 W.K 4; h = 6,6,10 – 34 J.s; c = 3,10 8 m.s –1

2. Zwei Glühbirnen haben genau den gleichen Aufbau, nur dass bei der einen der Glühfaden aus reinem Wolfram besteht (α = 0,3) und bei der anderen mit Platinschwarz beschichtet ist (α = 0,93). Welche Glühbirne hat mehr Strahlung? Wie oft?

3. In welchen Bereichen des Spektrums liegen die Wellenlängen, die der maximalen spektralen Dichte der Energieleuchtkraft entsprechen, wenn die Strahlungsquelle: a) die Spirale einer elektrischen Glühbirne (T = 2.300 K); b) die Oberfläche der Sonne (T = 5.800 K); c) Oberfläche Feuerball Nukleare Explosion zu einem Zeitpunkt, an dem seine Temperatur etwa 30.000 K beträgt? Der Unterschied in den Eigenschaften dieser Strahlungsquellen zum a.ch.t. Vernachlässigung.

4. Ein glühender Metallkörper mit einer Oberfläche von 2,10 - 3 m 2 emittiert bei einer Oberflächentemperatur von 1000 K einen Fluss von 45,6. Di Wie groß ist der Absorptionskoeffizient der Oberfläche dieses Körpers?

5. Die Glühbirne hat eine Leistung von 100 W. Die Oberfläche des Filaments beträgt 0,5,10 - 4 m². Die Temperatur des Filaments beträgt 2.400 K. Wie hoch ist der Absorptionskoeffizient der Filamentoberfläche?

6. Bei einer Hauttemperatur von 27 0 C werden von jedem Quadratzentimeter der Körperoberfläche 0,454 W abgestrahlt. Ist es möglich (mit einer Genauigkeit von nicht weniger als 2 %), die Haut als einen absolut schwarzen Körper zu betrachten?

7. Im Spektrum eines blauen Sterns entspricht die maximale Emission einer Wellenlänge von 0,3 Mikrometern. Wie hoch ist die Oberflächentemperatur dieses Sterns?

8. Welche Energie strahlt ein Körper mit einer Oberfläche von 4.000 cm 2 in einer Stunde ab?

bei einer Temperatur von 400 K, wenn der Absorptionskoeffizient des Körpers 0,6 beträgt?

9. Platte (A) hat eine Oberfläche von 400 cm 2 ; sein Absorptionskoeffizient beträgt 0,4. Eine weitere Platte (B) mit einer Fläche von 200 cm 2 hat einen Absorptionskoeffizienten von 0,2. Die Temperatur der Platten ist gleich. Welche Platte gibt wie viel mehr Energie ab?

10 – 16. Qualitative Spektralanalyse. Basierend auf dem Absorptionsspektrum von einem von organische Verbindungen, dessen Spektren

sind in der Abbildung dargestellt, bestimmen Sie, welche funktionellen Gruppen Teil dieses Stoffes sind. Verwenden Sie die Tabellendaten:

10 – Grafik a); 11 – Grafik b); 12 – Grafik c); 13 – Grafik d);

14 – Grafik d); 15 – Grafik f); 16 – Grafik g).

Achten Sie darauf, welcher Wert in Ihrem Diagramm auf der vertikalen Achse aufgetragen ist!

17. Licht durchläuft nacheinander zwei Lichtfilter mit Transmissionskoeffizienten von 0,2 und 0,5. Wie viel Prozent der Strahlung wird aus einem solchen System austreten?

18. Licht durchläuft nacheinander zwei Filter mit optischen Dichten von 0,7 und 0,4. Wie viel Prozent der Strahlung passieren ein solches System?

19. Zum Schutz vor der Lichtstrahlung einer nuklearen Explosion braucht man Brillen, die das Licht mindestens um das Millionenfache schwächen. Das Glas, aus dem sie solche Gläser herstellen wollen, hat eine optische Dichte von 3 bei einer Dicke von 1 mm. Welche Glasdicke sollte verwendet werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen?

20 Zum Schutz der Augen beim Arbeiten mit einem Laser ist es erforderlich, dass ein Strahlungsfluss von maximal 0,0001 % des vom Laser erzeugten Flusses in das Auge gelangen kann. Welche optische Dichte sollte eine Brille haben, um Sicherheit zu gewährleisten?

Allgemeine Aufgabenstellung für die Aufgaben 21 – 28 (quantitative Analyse):

Die Abbildung zeigt die Absorptionsspektren farbiger Lösungen einiger Substanzen. Darüber hinaus geben die Aufgaben die Werte von D (die optische Dichte der Lösung bei der Wellenlänge, die der maximalen Lichtabsorption entspricht) und an X(Küvettendicke). Finden Sie die Konzentration der Lösung.

Achten Sie auf die Einheiten, in denen die Absorptionsrate in Ihrem Diagramm angegeben wird.

21. Grafik a). D = 0,8 x = 2 cm

22. Grafik b). D = 1,2 x = 1 cm

... 23. Grafik c). D = 0,5 x = 4 cm

24. Grafik d). D = 0,25 x = 2 cm

25 Anlage d). D = 0,4 x = 3 cm

26. Grafik e) D = 0,9 x = 1 cm

27. Grafik g). D = 0,2 x = 2 cm