Bài 23. Đối lưu - Bức xạ nhiệt

QUANG HỌC
CHƯƠNG VII :BỨC XẠ NHIỆT
GVHD : HOÀNG XUÂN DINH
SVTH : NGUYỄN MINH TIỀN
MSSV : 1080345
BỘ MÔN VẬT LÍ – KHOA SƯ PHẠM
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Bài 7.1. Một lò nung có nhiệt độ 12000K ,cửa lò dùng để quan sát có kích thước 10cm.18cm. Xem lò nung là vật đen tuyệt đối. Hãy xác định:
1.Công suất bức xạ của cửa lò.
2.Bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
1.Công suất bức xạ của cửa lò :
Ta có : lò xo là vật đen tuyệt đối
Áp dụng Định luật Stêfan-Bônxman :
Với = 5,6687 .10-8J/m2s.K4 là hệ số Stêfan-Bônxman
Vì RT là năng lượng do một đơn vị diện tích của cửa lò phát ra trong một đơn vị thời gian, nên ta có :
P= RT.S= =5,6687.10-8.(1200)4.180.10-4=2115,8W
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
2.Bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại :
Áp dụng Định luật Viên :
với b= 2,898.10-3m.K được gọi là hệ số Viên.

CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Bài 7.2. Một bóng đèn có dây tóc chịu nhiệt độ rất cao. Biết rằng nhiệt độ trung bình mà dây tóc đạt được là 24400K. Nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất chênh lệch 1200K.
1.Công suất bức xạ của dây tóc sẽ thay đổi bao nhiêu lần ?
2.Độ biến thiên bước sóng.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
1.Công suất bức xạ của dây tóc sẽ thay đổi bao nhiêu lần?
Theo đề bài ta có hệ phương hệ :
(1)

(2)

TMAX=25000K và TMIN= 23800K
Công suất bức xạ ứng với TMAX và TMIN là:
PMAX=RMAX.S=

PMIN=RMIN.S=
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT

Vậy công suất bức xạ của dây tóc thay đổi 1,22 lần.
2.Độ biến thiên bước sóng :Áp dụng Định luật Viên, ta có :.

với lần lượt là bước sóng ứng với nhiệt độ ở Tmax và Tmin .



 Vậy độ biến thiên bước sóng là :

CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Bài 7.3. Một nhà kho có diện tích mặt ngoài tổng cộng là 1260m2, bề mặt bức xạ có nhiệt độ 270C, hệ số hấp thụ khi đó bằng 0,6 . Hỏi trong một ngày đêm (24h) thì nhà kho sẽ bức xạ năng lượng là bao nhiêu ?
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Ta có : W=P.t=RT.S.t
Với hệ số hấp thụ bằng 0,6 thì trong một ngày đêm (24h) nhà kho sẽ bức xạ năng lượng là :
W=

Vậy : W =3.1010J.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Bài 7.4. Một vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ T=32000K. Do vật bị nguội đi nên bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại thay đổi đi .Hỏi nhiệt độ T’ của vật sẽ là bao nhiêu ?
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Do vật bị nguội đi nên bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại thay đổi.
Ta có bước sóng ứng với bức xạ cực đại là :



,với lần lượt là bước sóng lúc đầu và lúc sau.
T1,T2 lần lượt là nhiệt độ lúc đầu và lúc sau.

CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Theo đề bài ta có phương trình :

 b(T1-T2) =T1.T2 .
b.T1= (b+ .T1).T2
 T2 = =
Vậy nhiệt độ lúc sau là : T2 = 325,40K.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Bài 7.5. Công suất bức xạ của vật đen tuyệt đối tăng lên bao nhiêu lần nếu trong quá trình nung nóng , bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại dịch chuyển từ 0,8 đến
Áp dụng Định luật dịch chuyển Viên :
Ta có :



,với lần lượt là bước sóng lúc đầu và lúc sau.

T1,T2 lần lượt là nhiệt lúc đầu và lúc sau.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Từ (1),(2) 

 Công suất ứng với các bước sóng :
P1= R1T.S=
P2= R2T.S=



 Vậy công suất bức xạ của vật đen tuyệt đối tăng lên 6,55 lần.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Bài 7.6. Trong quang phổ phát xạ của mặt trời , năng lượng bức xạ cực đại ứng với bước sóng =0,48 . Nếu coi mặt trời là vật đen tuyệt đối , mặt trời có bán kính r= 6,95.108 ;khoảng cách từ mặt trời đến trái đất R=1,5.1011m. Hãy tính :
1.Công suất phát xạ toàn phần của mặt trời.
2. Mật độ năng lượng tại mặt đất do nhận được từ mặt trời.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
1.Công suất phát xạ toàn phần của mặt trời :
Áp dụng Định luật Stêfan-Bônxman :
Ta có :
mà


CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
 P=RT.S= =4,57.1026 W.
Vậy công suất phát xạ toàn phần của mặt trời là 4,57.1026 W.
2.Mật độ năng lượng tại mặt đất do nhận được từ mặt trời :
Ta có :
Wt=.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Bài 7.7. Photon tới có bước sóng =0,08A0 đến va chạm với electron và tán xạ với góc 900 . Xác định động lượng của electron.
CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Ta có:
Động lượng ban đầu của photon là:


Động lượng của photon tán xạ là :
Với

CHƯƠNG VII: BỨC XẠ NHIỆT
Theo Định luật bảo toàn động lượng ta có :







Vậy Động lượng của electron là: 1,04.10-22Kgm/s