• … Почав він думати, що до чого.
• Мабуть, світло боїться борошно.
• Значить, борошно ідеально придатне,
• Щоб дифрагувала хвиля!
• Всякий пил, і завись, і каламут
• Світла пучок може згорнути.
• З «Оди Тіндалю» (Е.Нікельшпарг)

Стихія «ПОВІТРЯ»

На Ньютона впало яблуко, китайці милувалися краплями на квітках лотоса, а Джон Тіндаль, мабуть, гуляючи лісом, помітив конус світла. Казка? Можливо. Але саме на честь останнього героя названо один із найпрекрасніших ефектів нашого світу - ефект Тіндаля. Чому прекрасний – судіть самі!

Це оптичний ефект, що виникає під час проходження світлового пучка через оптично неоднорідне середовище. Зазвичай спостерігається у вигляді конуса, що світиться, видимого на темному тлі. Що ж таке оптично неоднорідне середовище? В даному випадку - пил або дим, утворений колоїдними частинками, що формують аерозолі. Не важливий розмір часток, адже навіть наночастинки в атмосфері, чи це частинки морської солі або вулканічний пил, здатні викликати таке прекрасне видовище. Вивчаючи світло, Тіндаль по праву є основоположником вже життєво необхідної в нашій повсякденності оптоволоконного зв'язку, яка в сучасному світі вдосконалена до нанорівня.

Стихія «ВОДА»

Погляньте на розчини, що зображені на малюнку. Зовні вони здаються практично однаковими: безбарвні та прозорі. Втім, є одне "але": лазерний промінь безперешкодно проходить крізь праву склянку, а в лівому сильно розсіюється, залишаючи червоний слід. В чому секрет?

У правій склянці – звичайна вода, а ось у лівій – колоїдний розчин срібла. На відміну від звичайного або, як кажуть хіміки, «істинного» розчину, колоїдний розчин містить не молекули чи іони розчиненої речовини, яке дрібні частки. Втім, навіть найдрібніші наночастки можуть розсіювати світло. Це і є ефект Тіндаля.

Яким має бути розмір часток, щоб їх розчин можна було назвати «колоїдним»? У різних підручниках колоїдними пропонується вважати частинки розмір яких становить від 1 нм до 100 нм, від 1 нм до 200 нм, від 1 нм до 1 мкм... . Втім, класифікація розмірів, як будь-яка інша, дуже умовна. Ефект Тіндаля у рідких середовищах використовують, наприклад, для оцінки якості вина. Для оцінки прозорості вин келих з вином злегка нахиляють та поміщають між джерелом світла та оком, але не на одній лінії. Ступінь прозорості визначається не проходженням променів через вино, а їх відображенням від завислих частинок навіть нанометрового розміру! (Ефект Тіндаля). Для характеристики ступеня прозорості застосовують словесну шкалу, в якій є такі визначення як «легкий опал», «опалесцентне», «тьмяне, зі значною опалесценцією». На ефекті Тіндаля засновано низку оптичних методів визначення розмірів, форми та концентрації колоїдних частинок.

«Хоча наноколоїдні частинки настільки малі, що їх неможливо спостерігати в оптичний мікроскоп, їх вміст у платиново-срібному колоїдному розчиннику доведено за допомогою променя лазера, спрямованого в колодиний розчин та спостереження ефекту Тіндаля, тобто. розсіювання світла та яскравого сяйва світлового пучка», - з анотації косметики Noadada (Японія).

Стихія «ЗЕМЛЯ»

Поняття «опалесценція» теж безпосередньо пов'язане з Джоном Тіндалем. ОПАЛ - дорогоцінний камінь, від гри світла якого походить термін опалесценція, Що позначає особливий, характерний тільки для цього кристала тип розсіювання випромінювання

Ось як описав опал Пліній: «Вогонь опала подібна до вогню карбункула, тільки м'якше і ніжніше, при цьому він відсвічує пурпуром як аметист і зеленню моря як смарагд; все разом зливається в немислиму, блискучу пишність. Неймовірна краса каменя здобула йому у багатьох назву «пайдерос» - «любовь юнака». Він поступається лише смарагду».

В опалі присутні сферичні частинки кремнезему діаметром 150-450 нанометрів, які, у свою чергу, складені дрібними глобулами діаметром 50-100 нанометрів, розташованими концентричними шарами або безладно. Вони утворюють досить упорядковану упаковку (псевдокристалічну структуру опала). Сфери діють як тривимірні дифракційні грати, викликаючи характерне розсіювання світла - опалесценцію. Таким чином, опал є природним фотонним кристалом. Кластерна надграта опала послужила прототипом для створення штучних фотонних кристалів. Наприклад, в одній із найперших робіт із синтезу фотонних кристалів, виконаної у Фізико-технічному інституті (Санкт-Петербург) та МДУ в 1996 році, була створена технологія отримання оптично досконалих синтетичних опалів на основі сфер мікроскопічного розміру з двоокису кремнію. Технологія дозволяла варіювати параметри синтетичних опал: діаметр сфер, пористість, показник заломлення.

В опалі решітки, утворені щільно запакованими сферами з двоокису кремнію, містять порожнечі, що займають до 25% загального обсягу кристала, які можуть заповнюватися речовинами іншого сорту. Зміна оптичних властивостей опалів при наповненні порожнеч водою було відомо вже вченим стародавнього світу: дуже рідкісний різновид опав гідрофан (hydrophane), староросійською - водосвітстає прозорою при зануренні у воду. У сучасних розробках цю властивість фотонного кристала використовують для створення перемикача світла – оптичного транзистора.

Стихія «ВОГОНЬ»

Маючи рідкісний лекторський талант і незвичайне мистецтво експериментатора, Тіндаль ніс у народні маси «ІСКРУ» знань. Тіндаль створив цілу епоху своїми народними лекціями з фізики, і може справедливо вважатися батьком сучасної популярної лекції. Його лекції вперше супроводжувалися блискучими та різноманітними дослідами, що увійшли тепер до базового курсу фізики; всі наступні популяризатори фізики йшли стопами Тіндаля. Він писав: «Щоб побачити картину загалом, її творцю необхідно віддалитися від неї, а щоб оцінити загальні наукові досягнення будь-якої епохи, бажано стати на думку наступної». Хочеться закінчити віршем, написаним мною на тему світла та життя:

• Ходити по лезу ножа,
• Стояти на кінчику голки,
• Де макросила не важлива
• У порівнянні з силою хвилі.
• Де гравітація слабка,
• Якщо ти легкий, як заряд,
• Лише змінні поля
• Тебе запустять як снаряд.
• Інтерференції вогні
• Сяєм північним горять.
• І як весняні струмки
• Заряди спритні поспішають.
• Можливо, цей світ чудес
• Не видно мого ока,
• Але він - основа всіх речовин,
• А значить, у ньому я живу!

Ефект Тіндаля, розсіювання Тіндаля(англ. Tyndall ефект) - оптичний ефект, розсіювання світла при проходженні світлового пучка через оптично неоднорідне середовище. Зазвичай спостерігається у вигляді конуса, що світиться ( конус Тіндаля), видимого на темному тлі.

Ефект Тіндаля названий на ім'я Джона Тіндаля , що відкрив його .

Див. також

Напишіть відгук про статтю "Ефект Тіндаля"

Посилання

Уривок, що характеризує Ефект Тіндаля

— Ну добре, добре, потім розкажеш, — почервоніла княжна Мар'я.
— Дозвольте спитати, — сказав П'єр. – Ти сама бачила? - Запитав він.
- Як же, тату, сама удостоїлася. Сяйво таке на лику те, як світло небесне, а з щічки у матінки так і каплет, так і каплет.
- Та це обман, - наївно сказав П'єр, який уважно слухав мандрівницю.
- Ах, тату, що кажеш! – з жахом сказала Пелагеюшка, за захистом звертаючись до князівни Марії.
- Це дурять народ, - повторив він.
– Господи Ісусе Христе! – хрестячись сказала мандрівниця. - Ох, не кажи, тату. Так то один анарал не вірив, сказав: «Черні дурять», та як сказав, так і осліп. І наснилося йому, що приходить до нього матінка Печерська і каже: «Повір мені, я тебе зцілю». От і почав проситися: повези та повези мене до неї. Це я тобі правду кажу, сама бачила. Привезли його сліпого прямо до неї, підійшов, упав, каже: «Зціли! віддам тобі, каже, в чому цар шанував». Сама бачила, тату, зірка у ній так і вроблена. Що ж, прозрів! Гріх говорити так. Бог покарає, – повчально звернулася вона до П'єра.
- Як же зірка то в образі опинилася? - Запитав П'єр.
- У генерали і матінку зробили? – сказав князь Андрій посміхаючись.

Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версія роботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

Вступ

Кожен з нас у своєму повсякденному житті не раз стикався і стикається зі звичайними з одного боку, але разом з тим дивовижними з іншого боку явищами, зовсім не замислюючись при цьому, з якими чудовими фізичними явищами має справу.

У майбутньому я хотіла б пов'язати своє життя з такою наукою як фізика, тому вже зараз цікавлюся будь-якими питаннями з цього предмета і вибрала як тему свого дослідження один із оптичних ефектів.

Сьогодні існують роботи, присвячені оптичним ефектам, зокрема, ефекту Тиндаля. Однак я вирішила вивчити цю тему шляхом проведення експерименту на власному досвіді.

Чому при пропусканні через каламутне скло, задимлене повітря чи розчин крохмалю світла різного спектрального забарвлення ми спостерігаємо різний результат? Чому густий туман чи купчасті хмари здаються нам білими, а серпанок від лісових пожеж – блакитно-фіолетовий. Спробуємо пояснити цим явищам.

Мета проекту:

виявити колоїди за допомогою ефекту Тіндаля;

дослідити вплив факторів, що визначають проходження світлового пучка через колоїдний розчин.

Завдання дослідження:

дослідження впливу довжини хвилі на ефект Тиндаля;

дослідження впливу розміру частинок на ефект Тиндаля;

дослідження впливу концентрації частинок на ефект Тиндаля;

пошук додаткової інформації щодо ефекту Тіндаля;

узагальнення отриманих знань.

Ефект Тіндаля

Заломлення світла, відображення, дисперсія, інтерференція, дифракція та багато іншого: оптичні ефекти оточують нас усюди. Один із них — ефект Тіндаля, відкритий англійським фізиком Джоном Тіндалем.

Джон Тіндал — геодезист, співробітник Фарадея, директор Королівського інституту в Лондоні, гляціолог і оптик, акустик і фахівець з магнетизму. Його прізвище дало назву кратеру на Місяці, льодовику в Чилі та цікавому оптичному ефекту.

Ефект Тіндаля - це світіння оптично неоднорідного середовища внаслідок розсіювання світла, що проходить через неї. Дане явище обумовлено дифракцією світла на окремих частинках або елементах неоднорідності середовища, розмір яких набагато менше довжини хвилі світла, що розсіюється.

Що ж таке неоднорідне середовище? Неоднорідне середовище - середовище, що характеризується непостійністю показника заломлення. Тобто. n ≠const.

Яку характерну рису цього ефекту можна виділити? Ефект Тіндаля характерний для колоїдних систем (систем, в яких одна речовина у вигляді частинок різної величини розподілена в іншому. Наприклад, гідрозолей, тютюнового диму, туману, гелю і т.д.) з низькою концентрацією частинок, що мають показник заломлення, відмінний від показника заломлення середовища. Зазвичай спостерігається у вигляді світлого конуса на темному тлі (конус Тіндаля) при пропусканні фокусованого світлового пучка збоку через скляну посудину з плоскопаралельними стінками, заповнений колоїдним розчином. (Колоїдні розчини - це високодисперсні двофазні системи, що складаються з дисперсійного середовища та дисперсної фази, причому лінійні розміри частинок останньої лежать в межах від 1 до 100 нм).

Ефект Тіндаля по суті те саме, що опалесценція (різке посилення розсіювання світла). Але традиційно перший термін відносять до інтенсивного розсіювання світла в обмеженому просторі по ходу променя, а другий - до слабкого розсіювання світла всім обсягом об'єкта, що спостерігається.

Експериментальна робота

Використовуючи просту методику, ми побачимо, як за допомогою ефекту Тіндаля можна виявити колоїдні системи рідин.

Матеріали: 2 скляні контейнери з кришками, джерело спрямованого світла (наприклад, лазерна указка), кухонна сіль, розчин ПАР (наприклад, рідкий миючий засіб), 1 куряче яйце, розведений розчин соляної кислоти.

Проведення експерименту:

Наливаємо воду в скляний контейнер, повністю розчиняємо у ньому трохи кухонної солі.

Висвітлюємо збоку склянку з отриманим розчином вузьким променем світла (промінь лазерної указки). Оскільки сіль повністю розчинилася, жодного помітного ефекту немає.

Експеримент із біологічним матеріалом:

Розчиняємо курячий білок приблизно 300мл 1% розчину солі.

Висвітлюємо отриманий розчин вузьким променем світла. Якщо подивитися на склянку збоку, на шляху променя видно яскрава смуга, що світиться - поява ефекту Тіндаля.

Потім додаємо в розчин білка розведений розчин соляної кислоти. Білок згорнеться (денатурує) з утворенням білястого осаду. У верхній частині склянки промінь світла знову не буде видно.

Результати експерименту:Якщо спрямувати промінь світла збоку на скляну склянку з розчином солі, промінь буде невидимий у розчині. Якщо промінь світла пропустити через склянку з колоїдним розчином (розчин ПАР), він буде видно, тому що відбувається розсіювання світла на колоїдних частинках.

Вплив довжини хвилі, розміру частинок та концентрації на реалізацію ефекту Тіндаля

Довжина хвилі.Оскільки найкоротшу довжину з видимого спектру мають хвилі кольорів синьої гами, саме ці хвилі відбиваються від частинок при ефекті Тіндаля, а довгі червоні розсіюються гірше.

Розмір частин.Якщо збільшується розмір частинок, то вони можуть впливати на розсіювання світла будь-якої довжини хвилі, і «розщеплена» веселка складається назад, отримуючи повністю біле світло.

Концентрація частинок.Інтенсивність розсіяного світла прямо пропорційна концентрації частинок колоїдному розчині.

Застосування ефекту Тіндаля

Засновані на ефекті Тіндаля методи виявлення, визначення розміру і концентрації колоїдних частинок широко застосовуються в наукових дослідженнях і промисловій практиці (наприклад, в ультрамікроскопах).

Ультрамікроскоп - оптичний прилад для виявлення дрібних (колоїдних) частинок, розміри яких менші за межу дозволу звичайних світлових мікроскопів. Можливість виявлення таких частинок з допомогою ультрамікроскопа обумовлена ​​дифракцією світла ними ефектом Тиндаля. При сильному бічному освітленні кожна частка в ультрамікроскопі відзначається спостерігачем як яскрава точка (дифракційна пляма, що світиться) на темному тлі. Внаслідок дифракції на найдрібніших частинках дуже мало світла, тому в ультрамікроскопі застосовують, як правило, сильні джерела світла.

Залежно від інтенсивності освітлення, довжини світлової хвилі, різниці показників заломлення частки та середовища можна виявити частинки розмірами від 20-50 нм до 1-5 мкм. За дифракційними плямами не можна визначити справжні розміри, форму та структуру частинок. Ультрамікроскоп не дає оптичних зображень досліджуваних об'єктів. Однак, використовуючи ультрамікроскоп, можна встановити наявність і чисельну концентрацію частинок, вивчити їх рух, а також розрахувати середній розмір частинок, якщо відомі їх вагова концентрація і щільність.

Ультрамікроскопи застосовують для дослідження дисперсних систем, контролю чистоти атмосферного повітря. Води, ступеня забруднення оптично прозорих середовищ сторонніми включеннями.

Висновок

У процесі свого дослідження я багато дізналася про оптичні ефекти, зокрема, про ефект Тіндаля. Ця робота допомогла мені по-новому подивитись як деякі розділи фізики, і наш дивовижний світ загалом.

Крім аспектів, розглянутих у цій роботі, на мою думку, було б цікаво вивчити можливості більш широкого практичного застосування ефекту Тіндаля.

Що ж стосується призначення дослідження, то воно може бути корисним і цікавим учням шкіл, які захоплюються оптикою, а також усім, хто цікавиться фізикою та різноманітними експериментами.

Список літератури

Гавронська Ю.Ю. Колоїдна хімія: Підручник. СПб.: Вид-во РДПУ ім. А. І. Герцена, 2007. – 267 с.

Новий політехнічний словник. - М.: Велика Російська енциклопедія, 2000. - .20 с. , 231 с. , 460 с.

Посібник із виконання експериментів до «NanoSchoolBox». NanoBioNet e.V/ Scince Park Переклад ІНТ.

https://indicator.ru/article/2016/12/04/istoriya-nauki-chelovek-rasseyanie.

http://kf.info.urfu.ru/fileadmin/user_upload/site_62_6389/pdf/FiHNS_proceedings.pdf

http://www.ngpedia.ru/id623274p1.html

Виникнення конуса, що світиться, на темному тлі при розсіянні світла в каламутному середовищі з розмірами частинок на порядок менших розмірів, ніж довжина хвилі світла

Анімація

Опис

Тіндаля ефект - світіння оптично неоднорідного середовища внаслідок розсіювання світла, що проходить через неї. Зумовлений дифракцією світла на окремих частинках або елементах структурної неоднорідності середовища, розмір яких набагато менше довжини хвилі світла, що розсіюється. Характерний для колоїдних систем (наприклад, гідрозолей, тютюнового диму) з низькою концентрацією частинок дисперсної фази, що мають показник заломлення, відмінний від показника заломлення дисперсійного середовища. Зазвичай спостерігається у вигляді світлого конуса на темному тлі (конус Тіндаля) при пропусканні сфокусованого світлового пучка збоку через скляну кювету з плоскопаралельними стінками, заповнену колоїдним розчином. Короткохвильова складова білого (немонохроматичного) світла розсіюється колоїдними частинками сильніше за довгохвильову, тому утворений ним конус Тіндаля в непоглинаючому золі має блакитний відтінок.

Тіндаля ефект по суті те саме, що опалесценція. Але традиційно перший термін відносять до інтенсивного розсіювання світла в обмеженому просторі по ходу променя, а другий - до слабкого розсіювання світла всім обсягом об'єкта, що спостерігається.

Тиндаля ефект сприймається неозброєним оком як рівномірне світіння деякої частини об'єму системи, що розсіює світло. Світло походить від окремих точок - дифракційних плям, добре помітних під оптичним мікроскопом при досить сильному висвітленні розбавленого золю. Інтенсивність розсіяного в даному напрямку світла (при постійних параметрах падаючого світла) залежить від кількості частинок, що розсіюють, і їх розміру.

Тимчасові характеристики

Час ініціації (log to від -12 до -6);

час існування (log tc від -12 до 15);

Час деградації (log td від -12 до -6);

Час оптимального прояву (log tk від -9 до -7).

Діаграма:

Технічні реалізації ефекту

Технічна реалізація ефекту

Ефект може легко спостерігатися при пропусканні пучка гелій-неонового лазера через колоїдний розчин (просто незабарвлений крохмальний кисіль).

Застосування ефекту

Засновані на ефекті Тіндаля методи виявлення, визначення розміру і концентрації колоїдних частинок (ультрамікроскопія, нефелометрія широко застосовуються в наукових дослідженнях і промисловій практиці).

приклад. Ультрамікроскоп.

Ультрамікроскоп - оптичний прилад для виявлення дрібних (колоїдних) частинок, розміри яких менші за межу дозволу звичайних світлових мікроскопів. Можливість виявлення таких частинок за допомогою ультрамікроскопа обумовлена ​​дифракцією світла на них ефектом Тиндаля. При сильному бічному освітленні кожна частка в ультрамікроскопі відзначається спостерігачем як яскрава точка (дифракційна пляма, що світиться) на темному тлі. Внаслідок дифракції на найдрібніших частинках дуже мало світла, тому в ультрамікроскопі застосовують, як правило, сильні джерела світла. Залежно від інтенсивності освітлення, довжини світлової хвилі, різниці показників заломлення частки та середовища можна виявити частинки розмірами від 20-50 нм до 1-5 мкм. За дифракційними плямами не можна визначити справжні розміри, форму та структуру частинок. Ультрамікроскоп не дає оптичних зображень досліджуваних об'єктів. Однак, використовуючи ультрамікроскоп, можна встановити наявність і чисельну концентрацію частинок, вивчити їх рух, а також розрахувати середній розмір частинок, якщо відомі їх вагова концентрація і щільність.

У схемі щілинного ультрамікроскопа (рис. 1а) система, що досліджується, нерухома.

Принципова схема щілинного мікроскопа

Мал. 1а

Кювета 5 з досліджуваним об'єктом висвітлюється джерелом світла 1 (2 - конденсатор, 4 - освітлювальний об'єктив) через вузьку прямокутну щілину 3 зображення якої проектується в зону спостереження. В окуляр спостережного мікроскопа 6 видно крапки частинок, що світяться, що знаходяться в площині зображення щілини. Вище та нижче освітленої зони присутність частинок не виявляється.

У потоковому ультрамікроскопі (рис. 1б) частинки, що вивчаються, рухаються по трубці назустріч оку спостерігача.

Принципова схема потокового мікроскопа

Мал. 1б

Перетинаючи зону освітлення, вони реєструються як яскраві спалахи візуально або фотометричного пристрою. Регулюючи яскравість освітлення спостерігаються частинок рухомим фотометричним клином 7 можна виділяти для реєстрації частинки, розмір яких перевищує задану межу. За допомогою сучасного потокового ультрамікроскопа з лазерним джерелом світла та оптико-електронною системою реєстрації частинок визначають концентрацію частинок в аерозолях в межах від 1 до 109 частинок в 1 см3, а також знаходять функції розподілу частинок за розмірами.

Розсіювання світла. З класичної точки зору розсіювання світла полягає в тому, що

електромагнітні хвилі, проходячи через речовину, викликають коливання електронів у атомах. Пояснення: якщо розміри частинки малі, то електрони, які здійснюють

вимушені коливання в атомах, еквівалентні диполю, що коливається. Цей диполь коливається з частотою світлової хвилі, що падає на нього. Звідси, короткохвильова частина спектру розсіюється значно інтенсивніше, ніж довгохвильова. Блакитне світло розсіюється майже в 5 разів інтенсивніше, ніж червоне. Тому розсіяне світло - блакитне, а минуле - червоне. На великих висотах (сотні кілометрів) концентрація молекул атмосфери дуже мала, розсіяння практично зникає, небо має здаватися чорним, а зірки видно у присутності Сонця. За космічних польотів всі ці передбачення підтвердилися повністю.

Закон Релея-Джинса - закон випромінювання для рівноважної щільності випромінювання абсолютно чорного тіла та для випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла.

Ефект Тіндаля, розсіювання Тіндаля (англ. Tyndall effect) – оптичний ефект, розсіювання світла при проходженні світлового пучка через оптично неоднорідне середовище. Зазвичай спостерігається у вигляді конуса (конус Тиндаля), що світиться, видимого на темному тлі.

Характерний для розчинів колоїдних систем (наприклад, золів, металів, розбавлених латексів, тютюнового диму), в яких частинки та навколишнє середовище розрізняються за показником заломлення.

Нефелометрія - метод дослідження та аналізу речовини за інтенсивністю світлового потоку, що розсіюється завислими частинками даної речовини.

Суть методу

Інтенсивність розсіяного світлового потоку залежить від багатьох факторів, зокрема від концентрації частинок в аналізованій пробі. Велике значення при нефелометрії має обсяг частинок, що розсіюють світло. Важлива вимога до реакцій, що застосовуються при нефелометрії, полягає в тому, що продукт реакції повинен бути практично нерозчинним і бути суспензією (суспензією). Для утримання твердих частинок у завислому стані застосовуються різні стабілізатори (наприклад, желатин), що запобігають коагуляції частинок.

50.Теплове випромінювання тел. Закони випромінювання абсолютно чорного тіла (Стефана-Больцмана, Вина).

Між усіма тілами природи триває безкінечний процес обміну енергією. Тіла безперервно випромінюють та поглинають енергію. Якщо збудження атомів відбувається в результаті їх зіткнення з іншими атомами цього тіла в процесі теплового руху, то електромагнітне випромінювання, що виникає при цьому, називається тепловим.

Теплове випромінювання має місце за будь-якої температури. У цьому незалежно від температури тіло випускає все довжини хвиль, тобто. спектр теплового випромінювання є суцільним і тягнеться від нуля до нескінченності. Однак, чим вище температура, тим більш короткохвильове випромінювання є основним у спектрі випромінювання. Процес випромінювання електромагнітних хвиль тілом відбувається одночасно незалежно з їх поглинанням.

Тіло, що повністю поглинає енергію у всьому діапазоні довжин хвиль, тобто. для якого α = 1 називається абсолютно чорним (чорним)

ЗАКОН СТЕФАНА-БІЛЬЦМАНА. закон усунення Вина

Стефаном і Больцманом було отримано інтегральний вираз для енергетичної світності чорного тіла, що не враховує розподілу енергії по довжинах хвиль:

R = σT 4 , σ - Постійна Стефана-Больцмана (σ = 5,6696 · 10 -8 Вт / (м 2 · До 4)).

Для сірих тіл закон Кірхгофа дозволяє записати r = λ λ λ , тоді для енергетичної світності сірих тіл маємо: .

Аналізуючи криві, Він встановив, що довжина хвилі, яку доводиться максимум спектральної щільності енергетичної світності, визначається співвідношенням: .

Це закон Вина, де b = 0,28978 10 -2 м K - постійна Вина.

Визначимо значення довжини хвилі, для якої λ має максимальне значення при заданій температурі, виходячи із співвідношення. Відповідно до правил пошуку екстремумів, це буде за умови . Обчислення показують, що це буде місце, якщо λ = b/Т.

Зі співвідношення видно, що зі зростанням температури, довжина хвилі, на яку припадає максимум випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла, зміщується в короткохвильову область. З цієї причини співвідношення відоме у науковій літературі ще й як закон усунення Вина. Цей закон виконується і для сірих тіл.

Закони Стефана-Больцмана і Вина дозволяють виходячи з вимірювань енергії випромінюваної тілом визначати їх температури. Цей розділ фізики називається оптичною пірометрією.