Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
54
3.ELEKTRONOWASTRUKTURAATOMU
Ciałemdoskonaleczarnymnazywamyciałopochłaniającecałkowiciewszystkie
rodzajepromieniowaniaelektromagnetycznegobezwzględunadługośćfali.Właś-
ciwościbardzozbliżonedociaładoskonaleczarnegowykazujesadza.Dobrymo-
delciaładoskonaleczarnegostanowizamkniętenaczynie,doktóregoprowadzinie-
wielkiotwór.Promieńświatławchodzącyprzeztenotwórdownętrzapadanapo-
czernionąścianęnaczyniaiulegaodbiciu,tracącprzytymczęśćswojejenergii.
Promieńodbitypadaponownienaścianęwinnejczęścinaczynia,ulegaznówod-
biciu,tracącczęśćswojejenergiiitd.Powielokrotnymodbiciuzostajewreszciepo-
chłoniętywcałości.Układtakiwykazujewrezultaciewłaściwościciaładoskonale
czarnego.
Stwierdzono,żekażdeciałozdolnedopochłanianiaenergiipromienistejjesttakże
zdolnedojejemitowania,tj.wysyłaniapromieniotejsamejdługościfali.Imwiększa
jestzdolnośćabsorpcyjna(zdolnośćpochłanianiapromieniowania),tymwiększajest
zdolnośćemisyjna(zdolnośćwysyłaniapromieniowania).Wynikastąd,żeciałodosko-
naleczarne,ciałonajlepiejpochłaniające,emitujetakżewdanychwarunkachnajwięcej
energii.Równieżopisanypowyżejmodelciaładoskonaleczarnegoemitujepromienio-
waniepoprzezznajdującysięwnimotwór.
Ilośćenergiiwysyłanejprzezciałowzrastabardzoznacznieztemperaturą.Ciałodo-
skonaleczarneemitujepromieniowaniepodczerwone,widzialneinadfioletoweowszyst-
kichdługościachfali.Natężenieemitowanegopromieniowaniazależyjednakoddługości
jegofali(rys.3.2).Poszczególnekrzywenarys.3.2odpowiadająróżnymtemperatu-
romciaładoskonaleczarnego.Nakażdejznichwidocznejestmaksimum.Położenie
maksimumprzesuwasięwkierunkufalkrótszychwmiaręwzrostutemperaturyciała
emitującego.
Żadnazpróbwyjaśnieniazależnościnatężeniaemitowanegopromieniowaniaoddłu-
gościjegofali,podejmowanychnapodstawieklasycznejteoriipromieniowaniaelektro-
magnetycznego,niedoprowadziładowynikówwpełnizadowalających.Wzoryprzed-
stawiająceenergiępromieniowaniajakofunkcjędługościfali,E=f(
λ
),wyprowa-
dzoneprzezWilhelmaWienaorazprzezJamesaWilliamaStrutta(lordaRayleigha)
iJamesaH.Jeansa,ujmowałyobserwowanezależnościtylkowograniczonychzakre-
sachdługościfali.Pierwszyznichnależycieprzedstawiałrozkładenergiiwkrótkofa-
lowejczęściwidmawprzypadkuniskiejtemperaturyciaładoskonaleczarnego.Drugi
natomiastwykazywałdobrązgodnośćzdoświadczeniemtylkowzakresiedługofalowej
częściwidmadlastosunkowowysokichtemperatur.
Wzór,któryokazałsięzgodnyzdoświadczeniemwcałymzakresiedługościfali,
zostałwprowadzonydopieroprzezMaxaPlanckaw1900r.Uczonytenprzyjąłjednak
wręczrewolucyjnezałożenie,radykalnieodbiegająceodustalonychpoglądówfizykikla-
sycznej.Założyłbowiem,żeświatłojestemitowaneipochłanianeprzezciałodoskonale
czarneniewsposóbciągły,cobyłodotąduważanezaoczywiste,leczporcjami,które
nazwałkwantamienergii.Wielkośćkwantuenergii,ε,jestwprostproporcjonalnado
częstościdrgań,ν,promieniowaniaemitowanegolubpochłanianego
ε=hν
(3.2)
