Из истории физической оптики
16 Дек 2013
Цитаты из оригинальных работ Планка и Меймана.
Макс Планк “Об одном улучшении закона излучения Вина”. “Интересные результаты, относящиеся к измерению длинноволновой части спектра излучения, о которых г-н Курльбаум сообщил на сегодняшнем заседании и которые были получены им и г-ном Рубенсом, убедительно подтверждают утверждение Луммера и Прингсхейма, основывающееся на их наблюдениях, что закон распределения энергии в спектре Вина справедлив не всегда, в отличие от того, что представлялось многим вплоть до последнего времени; он скорее носит характер предельного случая, применимого в простой форме лишь в области коротких длин волн и низких температур[26]. Поскольку сам я на заседаниях этого общества высказал ту точку зрения, что закон Вина необходимо должен быть справедлив, мне, быть может, будет позволено пояснить соотношение между электромагнитной теорией излучения, развитой мною, и экспериментальными данными.
В соответствии с этой теорией закон распределения энергии излучения определен постольку, поскольку известна зависимость энтропии S линейного резонатора, взаимодействующего с излучением, от колебательной энергии U. В моей последней работе по этому вопросу[27] я, однако, установил, что закон возрастания энтропии сам по себе еще недостаточен для полного определения этой функции. Моя точка зрения о том, что закон Вина существенно ограничен, основывалась на соображениях, вытекающих из оценки бесконечно малого возрастания энтропии системы п одинаковых резонаторов в стационарном поле излучения, которую я произвел двумя различными методами и которая привела к уравнению
dUnAUnf{Un) = ndUAUf(U),
где
Un = nU и =
Отсюда выражение закона Вина принимает вид
ш= const/С/.
Выражение, стоящее в правой части этого функционального уравнения, и есть упомянутое выше изменение энтропии, поскольку п одинаковых процессов протекают независимо друг от друга, и изменения их энтропии поэтому должны просто складываться. Я смог рассмотреть, однако, еще одну возможность, хотя ее и не так легко себе представить и, во всяком случае, трудно проверить. А именно, было показано, что выражение, стоящее в левой части вышеприведенной формулы, не имеет того общего значения, которое я с ним
связывал ранее; иначе говоря, что величины £/„, dUn, AUn сами по себе несущественны для определения рассматриваемого изменения энтропии, но что для этого необходимо знать значение самой энергии U. В связи с этим я в конце концов приступил к построению полностью произвольных уравнений для энтропии, которые, хотя и выглядели более сложными, чем формула Вина, все же представлялись удовлетворяющими всем требованиям термодинамики и электромагнитной теории.
Особенно привлекательно одно из построенных мною выражений, которое почти так же просто, как и формула Вина, и заслуживает рассмотрения, поскольку эта формула недостаточна для того, чтобы охватить всю область наблюдаемых величин. Мы получим это выражение, полагая[28]
cPS а
dU2 ~ U + U) ‘
Это самое простое из всех соотношений, которые приводят к выражению S как логарифмической функции U, получается из вероятностных соображений и, кроме того, для малых значений (3 дает формулу Вина. Используя
dS_ _ 1 dU~ Т
и закон смещения Вина[29], получим формулу, содержащую две константы:
Р_ СА-[30] ес/ЛТ _ 1 ’
Эта формула, насколько я могу сейчас судить, соответствует экспериментальным данным, опубликованным к настоящему времени, в той же мере удовлетворительно, как и лучшие выражения, а именно данные Тизеном5, Лум — мером и Янке[31] и Луммером и Прингсхеймом[32]. Это будет проиллюстрировано некоторыми численными примерами.
Поэтому я полагаю возможным обратить ваше внимание на приведенную новую формулу, которую я считаю наипростейшей (не считая формулы Вина) — с точки зрения электромагнитной теории излучения.”
Теодор Мейман. “Вынужденное оптическое излучение в рубине” . “Шавлов и Таунс[33] предложили способ генерации очень монохроматичного излучения в ближней инфракрасной области спектра путем использования паров щелочных металлов в качестве активной среды. Джаван[34] и Сандерс[35]
я О с*э О |
а О) а О |
Рис. Д11.1. Схема энергетических уровней ионов хрома в корунде, показывающая рассматриваемый процесс |
ъ) |
J_Li |
І ПІ I |
I |
111111111 |
б)
6950 |
Hi |
6925 R3
Длина волны (Л)
Рис. ДІЇ.2. Спектр испускания рубина. Возбуждение низкой мощности (а), возбуждение высокой мощности (б)
обсудили предложения использовать электронно возбужденные газовые системы. В нашей лаборатории метод оптической накачки был применен для флуоресцентного твердого тела, что позволило достичь отрицательных абсолютных температур и вынужденного оптического излучения на длине волны 6943 А; в качестве активного материала использовался рубин (хром в корунде).
Упрощенная схема энергетических уровней для трехкратно ионизованного хрома в этом кристалле показана на рис. Д11.1. Когда этот материал облучается светом с длиной волны около 5500 А, ионы хрома возбуждаются в состояние 4F2, и затем быстро теряют часть энергии возбуждения в процессе безызлунательного перехода в состояние 2Е [36]. Это состояние затем медленно распадается за счет спонтанного излучения дублета узких спектральных линий, которые при температуре 300 К имеют длины волн 6943 А и 6929 А (рис. Д11.2, о). В случае очень интенсивного возбуждения населенность этого метастабиль — ного состояния (2Е) может превысить населенность основного состояния; это есть условие возникновения отрицательной абсолютной температуры и, следовательно, усиления света за счет вынужденного излучения.
Для демонстрации описанного выше эффекта кристалл рубина размером в 1 сантиметр, покрытый на двух параллельных торцах серебром, облучался мощной лампой-вспышкой; спектр испускания, полученный при этих условиях, показан на рис. Д11.2,б. Эти результаты можно объяснить тем, что достигаются отрицательные абсолютные температуры, и имеет место регенеративное усиление. Я ожидаю, в принципе, значительно большего (~ 108) сужения спектральной линии при использовании техники селекции мод[37].”
Похожие записи :
2.3.1. Формула Планка. Выражение для спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела было получено впервые немецким физиком М. Планком. Согласно квантов ...
Из рис.1 видно, что максимум спектральной плотности энергетической светимости с ростом температуры смещается в сторону более коротких волн. Чтобы найти закон смещения данного м ...
Основные фотометрические величины (поток лучистой энергии, сила света, яркость, освещенность). Источники Ламберта. Особенности восприятия излучения человеческим глазом. Фотоме ...
Формула Планка. Выражение для спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела было получено впервые немецким физиком М. Планком. Согласно квантовой ги ...
Под поглощ света понимают превращ энергии свет волны из электромагн формы во внутр энергию (тепловую) среды, в которой проходит волна. Поглощ света описывается законом Бугера: ...
Отзывов нет
No comments yet.
К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.