Zusammenhang zwischen Energieleuchtkraft und Energiedichte. Energieleuchtkraft des Körpers. Laborarbeit: „Aufnahme des Absorptionsspektrums und Bestimmung der Konzentration der Lösung mit einem Photoelektrokolorimeter“

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 sendet elektromagnetische Wellen aus. Je höher die Körpertemperatur, desto kürzere Wellen sendet er aus. Ein Körper im thermodynamischen Gleichgewicht mit seiner Strahlung wird genannt 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 haben ein Gesetz aufgestellt, 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. Abbildung 5.2.2 zeigt typische Kurven einer solchen Abhängigkeit, die bei zwei Werten der Intensität des auf die Kathode einfallenden Lichtflusses erhalten wurden.

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 entsteht sofort nach Beginn der Beleuchtung der Kathode, sofern die Lichtfrequenz ν > ν min ist.

Alle diese Gesetze des photoelektrischen Effekts widersprachen grundsätzlich den Vorstellungen der klassischen Physik über die Wechselwirkung von Licht mit Materie. Wellenkonzepten zufolge würde ein Elektron bei der Wechselwirkung mit einer elektromagnetischen Lichtwelle nach und nach Energie ansammeln, und je nach Intensität des Lichts würde es 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. Einsteins Gleichung impliziert eine lineare Abhängigkeit der maximalen kinetischen Energie von der Frequenz und Unabhängigkeit von der Lichtintensität, das Vorhandensein einer roten Grenze und den trägheitsfreien photoelektrischen Effekt. Die Gesamtzahl der Photoelektronen, die in 1 s die Kathodenoberfläche verlassen, muss proportional zur Anzahl der gleichzeitig auf die Oberfläche einfallenden Photonen sein. 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 werden Alkalimetallverbindungen 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 Licht ausbreitet, treten seine Welleneigenschaften auf (Interferenz, Beugung, Polarisation), und wenn es mit Materie interagiert, treten seine korpuskularen Eigenschaften auf (photoelektrischer Effekt). Diese Doppelnatur des Lichts nennt man Welle-Teilchen-Dualität . Später wurde die duale Natur von Elektronen und anderen Elementarteilchen entdeckt. Die klassische Physik kann kein visuelles Modell der Kombination von Wellen- und Korpuskulareigenschaften von Mikroobjekten liefern. Die Bewegung von Mikroobjekten unterliegt nicht den Gesetzen der klassischen Newtonschen Mechanik, sondern den Gesetzen der Quantenmechanik. Die Grundlage dieser modernen Wissenschaft bilden die von M. Planck entwickelte Theorie der Schwarzkörperstrahlung und Einsteins Quantentheorie des photoelektrischen Effekts.

Man sagt auch, dass die energetische Leuchtkraft die Oberflächendichte des emittierten Strahlungsflusses ist.

Numerisch ist die energetische Leuchtkraft gleich dem zeitlichen Mittelmodul der Poynting-Vektorkomponente senkrecht zur Oberfläche. In diesem Fall erfolgt die Mittelung über einen Zeitraum, der deutlich über der Periode elektromagnetischer Schwingungen liegt.

Die emittierte Strahlung kann in der Oberfläche selbst entstehen, man spricht dann von einer selbstleuchtenden Oberfläche. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich, wenn die Oberfläche von außen beleuchtet wird. In solchen Fällen kehrt zwangsläufig ein Teil des einfallenden Flusses aufgrund von Streuung und Reflexion zurück. Dann hat der Ausdruck für energetische Leuchtkraft die Form:

Wo ρ (\displaystyle \rho ) Und σ (\displaystyle \sigma )- Reflexionskoeffizient bzw. Streukoeffizient der Oberfläche und - ihre Bestrahlungsstärke.

Andere Namen für energetische Leuchtkraft, die manchmal in der Literatur verwendet werden, aber von GOST nicht vorgesehen sind: - Emissionsgrad Und integraler Emissionsgrad.

Spektrale Dichte der energetischen Leuchtkraft

Spektrale Dichte der energetischen Leuchtkraft M e , λ (λ) (\displaystyle M_(e,\lambda )(\lambda))- Verhältnis der Größe der energetischen Leuchtkraft d M e (λ) , (\displaystyle dM_(e)(\lambda),) fällt auf ein kleines Spektralintervall d λ , (\displaystyle d\lambda ,), abgeschlossen zwischen λ (\displaystyle \lambda) Und λ + d λ (\displaystyle \lambda +d\lambda ), auf die Breite dieses Intervalls:

Die SI-Einheit ist W m−3. Da Wellenlängen optischer Strahlung üblicherweise in Nanometern gemessen werden, wird in der Praxis häufig W m −2 nm −1 verwendet.

Manchmal in der Literatur M e , λ (\displaystyle M_(e,\lambda )) werden genannt spektraler Emissionsgrad.

Leichtes Analogon

Wo K m (\displaystyle K_(m))- maximale Lichtstrahlungseffizienz von 683 lm/W im SI-System. Sein Zahlenwert ergibt sich direkt aus der Definition von Candela.

Informationen zu anderen grundlegenden energiephotometrischen Größen und ihren Lichtanalogen finden Sie in der Tabelle. Mengenangaben erfolgen nach GOST 26148-84.

§ 4 Energieleuchtkraft. Stefan-Boltzmann-Gesetz.

Wiensches Verschiebungsgesetz

RE(integrierte Energieleuchtkraft) – Die Energieleuchtkraft bestimmt die Energiemenge, die von einer Oberflächeneinheit pro Zeiteinheit über den gesamten Frequenzbereich von 0 bis ∞ bei einer bestimmten Temperatur T abgegeben wird.

Verbindung energetische Leuchtkraft und Emissionsvermögen

[ RE ] = J/(m 2 s) = W/m 2

Gesetz von J. Stefan (österreichischer Wissenschaftler) und L. Boltzmann (deutscher Wissenschaftler)

Wo

σ = 5,67·10 -8 W/(m 2 · K 4) – Steph-on-Boltzmann-Konstante.

Die energetische Leuchtkraft eines schwarzen Körpers ist proportional zur vierten Potenz der thermodynamischen Temperatur.

Stefan-Boltzmann-Gesetz, das die Abhängigkeit definiertREzur Temperatur liefert keine Antwort auf die spektrale Zusammensetzung der Schwarzkörperstrahlung. Aus experimentellen AbhängigkeitskurvenRλ ,T aus λ Bei verschiedenen T Daraus folgt, dass die Energieverteilung im Spektrum eines absolut schwarzen Körpers ungleichmäßig ist. Alle Kurven haben ein Maximum, das mit zunehmender T verschiebt sich zu kürzeren Wellenlängen. Durch die Abhängigkeitskurve begrenzter BereichRλ ,T von λ, ist gleich RE(dies ergibt sich aus der geometrischen Bedeutung des Integrals) und ist proportional T 4 .

Wiensches Verschiebungsgesetz (1864 - 1928): Länge, Wellen (λ max), was den maximalen Emissionsgrad des a.ch.t. erklärt. bei einer gegebenen Temperatur umgekehrt proportional zur Temperatur T.

B= 2,9·10 -3 m·K - Wiensche Konstante.

Die Wien-Verschiebung tritt auf, weil sich mit zunehmender Temperatur das maximale Emissionsvermögen in Richtung kürzerer Wellenlängen verschiebt.

§ 5 Rayleigh-Jeans-Formel, Wien-Formel und Ultraviolettkatastrophe

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz ermöglicht uns die Bestimmung der energetischen LeuchtkraftREa.ch.t. entsprechend seiner Temperatur. Das Wiener Verschiebungsgesetz setzt die Körpertemperatur mit der Wellenlänge in Beziehung, bei der das maximale Emissionsvermögen auftritt. Aber weder das eine noch das andere Gesetz löst das Hauptproblem, wie groß die Strahlungsemissionsfähigkeit für jedes λ im Spektrum des a.ch.t. ist. bei einer Temperatur T. Dazu müssen Sie eine funktionale Abhängigkeit herstellenRλ ,T aus λ und T.

Basierend auf der Idee der kontinuierlichen Natur der Emission elektromagnetischer Wellen im Gesetz der gleichmäßigen Energieverteilung über Freiheitsgrade wurden zwei Formeln für den Emissionsgrad des Wechselstroms erhalten:

• Weinformel

Wo A, B = const.

• Rayleigh-Jeans-Formel

k =1,38·10 -23 J/K – Boltzmanns Konstante.

Experimentelle Tests haben gezeigt, dass Wiens Formel für kurze Wellen bei einer gegebenen Temperatur korrekt ist und im Bereich langer Wellen starke Abweichungen vom Experiment aufweist. Es stellte sich heraus, dass die Rayleigh-Jeans-Formel für lange Wellen zutrifft und für kurze Wellen nicht anwendbar ist.

Die Untersuchung der Wärmestrahlung anhand der Rayleigh-Jeans-Formel zeigte, dass es im Rahmen der klassischen Physik unmöglich ist, die Frage nach der Funktion zu lösen, die den Emissionsgrad des Wechselstroms charakterisiert. Dieser erfolglose Versuch, die Strahlungsgesetze von a.ch.t. zu erklären. Mit dem Apparat der klassischen Physik wurde es die „Ultraviolettkatastrophe“ genannt.

Wenn Sie versuchen zu berechnenREVerwenden Sie also die Rayleigh-Jeans-Formel

• “ UV-Katastrophe”

§6 Quantenhypothese und Plancksche Formel.

Im Jahr 1900 stellte M. Planck (ein deutscher Wissenschaftler) eine Hypothese auf, nach der die Emission und Absorption von Energie nicht kontinuierlich, sondern in bestimmten kleinen Portionen – Quanten – erfolgt und die Energie eines Quants proportional zur Schwingungsfrequenz ist (Plancksche Formel):

h = 6,625·10 -34 J·s - Plancksches Wirkungsquantum oder

Wo

Da die Strahlung portionsweise erfolgt, nimmt die Energie des Oszillators (oszillierendes Atom, Elektron) E nur Werte an, die Vielfache einer ganzen Zahl elementarer Energieportionen sind, also nur diskrete Werte

E = N E o = NHν .

PHOTOELEKTRISCHER EFFEKT

Der Einfluss von Licht auf den Ablauf elektrischer Prozesse wurde erstmals 1887 von Hertz untersucht. Er führte Experimente mit einem elektrischen Entlader durch und entdeckte, dass bei Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung die Entladung bei einer deutlich niedrigeren Spannung erfolgt.

1889-1895. A.G. Stoletov untersuchte die Wirkung von Licht auf Metalle anhand des folgenden Schemas. Zwei Elektroden: Kathode K aus dem untersuchten Metall und Anode A (in Stoletovs Schema ein Metallgitter, das Licht durchlässt) in einer Vakuumröhre sind so mit Hilfe des Widerstands mit der Batterie verbunden R Sie können den Wert und das Vorzeichen der an sie angelegten Spannung ändern. Bei der Bestrahlung der Zinkkathode floss im Stromkreis ein Strom, der mit einem Milliamperemeter aufgezeichnet wurde. Durch die Bestrahlung der Kathode mit Licht verschiedener Wellenlängen etablierte Stoletov die folgenden Grundprinzipien:

• Ultraviolette Strahlung hat die stärkste Wirkung;
• Bei Lichteinwirkung werden negative Ladungen von der Kathode freigesetzt;
• Die Stärke des vom Licht erzeugten Stroms ist direkt proportional zu seiner Intensität.

Lenard und Thomson haben 1898 die spezifische Ladung gemessen ( e/ M), Partikel herausgerissen, und es stellte sich heraus, dass sie der spezifischen Ladung eines Elektrons entspricht, daher werden Elektronen aus der Kathode ausgestoßen.

§ 2 Äußerer photoelektrischer Effekt. Drei Gesetze des externen photoelektrischen Effekts

Der äußere photoelektrische Effekt ist die Emission von Elektronen durch einen Stoff unter Lichteinfluss. Elektronen, die während des externen photoelektrischen Effekts von einer Substanz emittiert werden, werden Photoelektronen genannt, und der Strom, den sie erzeugen, wird Photostrom genannt.

Bei einer gewissen SpannungUNDer Photostrom erreicht die SättigungICH N - Alle von der Kathode emittierten Elektronen erreichen die Anode, daher der SättigungsstromICH N bestimmt durch die Anzahl der Elektronen, die von der Kathode pro Zeiteinheit unter Lichteinfluss emittiert werden. Die Anzahl der freigesetzten Photoelektronen ist proportional zur Anzahl der auf die Kathodenoberfläche einfallenden Lichtquanten. Und die Anzahl der Lichtquanten wird durch den Lichtstrom bestimmt F, Vorfall an der Kathode. Anzahl der PhotonenN, mit der Zeit fallendT zur Oberfläche wird durch die Formel bestimmt:

Wo W- Strahlungsenergie, die die Oberfläche während der Zeit Δ empfängtT,

Photonenenergie,

F e -Lichtstrom (Strahlungsleistung).

1. Gesetz des externen photoelektrischen Effekts (Stoletovs Gesetz):

Bei einer festen Frequenz des einfallenden Lichts ist der Sättigungsfotostrom proportional zum einfallenden Lichtfluss:

ICHuns~ Ф, ν =const

UH - Haltespannung- die Spannung, bei der kein einziges Elektron die Anode erreichen kann. Folglich kann der Energieerhaltungssatz in diesem Fall geschrieben werden: Die Energie der emittierten Elektronen ist gleich der Stoppenergie des elektrischen Feldes

Daher können wir die maximale Geschwindigkeit der emittierten Photoelektronen ermittelnVmax

2. Gesetz des photoelektrischen Effekts : maximale AnfangsgeschwindigkeitVmaxPhotoelektronen hängt nicht von der Intensität des einfallenden Lichts ab (von F) und wird nur durch seine Frequenz ν bestimmt

3. Gesetz des photoelektrischen Effekts : für jeden Stoff gibt es Fotoeffekt „roter Rand“., also die minimale Frequenz ν kp, abhängig von der chemischen Natur des Stoffes und dem Zustand seiner Oberfläche, bei der der äußere photoelektrische Effekt noch möglich ist.

Das zweite und dritte Gesetz des photoelektrischen Effekts können nicht mit der Wellennatur des Lichts (oder der klassischen elektromagnetischen Theorie des Lichts) erklärt werden. Nach dieser Theorie ist der Ausstoß von Leitungselektronen aus einem Metall das Ergebnis ihres „Schwingens“ durch das elektromagnetische Feld einer Lichtwelle. Mit zunehmender Lichtintensität ( F) Die vom Elektron des Metalls übertragene Energie muss zunehmen, also muss sie zunehmenVmax, und dies widerspricht dem 2. Hauptsatz des photoelektrischen Effekts.

Da nach der Wellentheorie die vom elektromagnetischen Feld übertragene Energie proportional zur Lichtintensität ist ( F), dann irgendein Licht; Frequenz, aber bei ausreichend hoher Intensität müsste es Elektronen aus dem Metall ziehen, das heißt, die Rotgrenze des photoelektrischen Effekts würde nicht existieren, was dem 3. Hauptsatz des photoelektrischen Effekts widerspricht. Der äußere photoelektrische Effekt ist trägheitslos. Aber die Wellentheorie kann ihre Trägheitslosigkeit nicht erklären.

§ 3 Einsteins Gleichung für den externen photoelektrischen Effekt.

Arbeitsfuntkion

Im Jahr 1905 erklärte A. Einstein den photoelektrischen Effekt anhand von Quantenkonzepten. Nach Einstein wird Licht gemäß Plancks Hypothese nicht nur von Quanten emittiert, sondern breitet sich im Raum aus und wird in einzelnen Portionen – Quanten mit Energie – von der Materie absorbiert E 0 = hv. Quanten elektromagnetischer Strahlung werden genannt Photonen.

Einsteins Gleichung (Energieerhaltungssatz für externen Photoeffekt):

Einfallende Photonenenergie hv wird für den Auswurf eines Elektrons aus dem Metall aufgewendet, also für die Austrittsarbeit Und raus und um kinetische Energie auf das emittierte Photoelektron zu übertragen.

Die minimale Energie, die einem Elektron verliehen werden muss, um es aus einem Festkörper in ein Vakuum zu befördern, nennt man Arbeitsfuntkion.

Da die Ferm-Energie zu E Fhängt von der Temperatur ab und E F, ändert sich auch mit Temperaturänderungen, dann folglich Und raus hängt von der Temperatur ab.

Darüber hinaus reagiert die Arbeitsfunktion sehr empfindlich auf die Oberflächenreinheit. Aufbringen einer Folie auf die Oberfläche ( Sa, SG, Va) An WUnd raussinkt von 4,5 eV für reinW bis zu 1,5 ÷ 2 eV für VerunreinigungW.

Einsteins Gleichung ermöglicht es uns, dies zu erklären C Die drei Gesetze des externen Photoeffekts,

1. Hauptsatz: Jedes Quant wird nur von einem Elektron absorbiert. Daher sollte die Anzahl der ausgestoßenen Photoelektronen proportional zur Intensität sein ( F) Sweta

2. Gesetz: Vmax~ ν usw. Und raus hängt nicht davon ab F, DannVmax hängt nicht davon ab F

3. Hauptsatz: Wenn ν abnimmt, nimmt es abVmax und für ν = ν 0 Vmax = 0, alsohν 0 = Und raus, also, d.h. Es gibt eine Mindestfrequenz, ab der der äußere photoelektrische Effekt möglich ist.

Was ist also Wärmestrahlung?

Wärmestrahlung ist elektromagnetische Strahlung, die durch die Energie der Rotations- und Schwingungsbewegung von Atomen und Molekülen innerhalb eines Stoffes entsteht. Wärmestrahlung ist charakteristisch für alle Körper, deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt.

Die Wärmestrahlung des menschlichen Körpers gehört zum Infrarotbereich elektromagnetischer Wellen. Diese Strahlung wurde erstmals vom englischen Astronomen William Herschel entdeckt. Im Jahr 1865 bewies der englische Physiker J. Maxwell, dass Infrarotstrahlung elektromagnetischer Natur ist und aus Wellen mit einer Länge von 760 besteht nm bis zu 1-2 mm. Am häufigsten wird der gesamte Bereich der IR-Strahlung in Bereiche unterteilt: nahe (750 nm-2.500nm), Durchschnitt (2.500 nm - 50.000nm) und Langstreckenrakete (50.000 nm-2.000.000nm).

Betrachten wir den Fall, dass sich Körper A im Hohlraum B befindet, der durch eine ideal reflektierende (für Strahlung undurchdringliche) Hülle C begrenzt ist (Abb. 1). Durch Mehrfachreflexion an der Innenfläche der Hülle wird die Strahlung im Spiegelhohlraum gespeichert und teilweise vom Körper A absorbiert. Unter solchen Bedingungen verliert das System Hohlraum B – Körper A keine Energie, sondern nur dort ein kontinuierlicher Energieaustausch zwischen Körper A und der Strahlung sein, die Hohlraum B füllt.

Abb.1. Mehrfachreflexion thermischer Wellen an den Spiegelwänden von Hohlraum B

Wenn die Energieverteilung für jede Wellenlänge unverändert bleibt, ist der Zustand eines solchen Systems im Gleichgewicht, und auch die Strahlung ist im Gleichgewicht. Die einzige Art der Gleichgewichtsstrahlung ist die thermische. Wenn sich aus irgendeinem Grund das Gleichgewicht zwischen Strahlung und Körper verschiebt, beginnen thermodynamische Prozesse, die das System wieder in den Gleichgewichtszustand bringen. Wenn Körper A anfängt, mehr abzugeben, als er aufnimmt, dann beginnt der Körper, innere Energie zu verlieren und die Körpertemperatur (als Maß für die innere Energie) beginnt zu sinken, was zu einer Verringerung der abgegebenen Energiemenge führt. Die Körpertemperatur sinkt, bis die abgegebene Energiemenge der vom Körper aufgenommenen Energiemenge entspricht. Somit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.

Die Gleichgewichtswärmestrahlung hat die folgenden Eigenschaften: homogen (die gleiche Energieflussdichte an allen Punkten des Hohlraums), isotrop (mögliche Ausbreitungsrichtungen sind gleich wahrscheinlich), unpolarisiert (die Richtungen und Werte der elektrischen und magnetischen Feldstärkevektoren). an allen Stellen des Hohlraums verändern sich chaotisch).

Die wichtigsten quantitativen Merkmale der Wärmestrahlung sind:

- energetische Leuchtkraft ist die Energiemenge elektromagnetischer Strahlung im gesamten Wellenlängenbereich der Wärmestrahlung, die ein Körper von einer Flächeneinheit pro Zeiteinheit in alle Richtungen aussendet: R = E/(S t), [J/(m 2). s)] = [W /m 2 ] Die Energieleuchtkraft hängt von der Beschaffenheit des Körpers, der Temperatur des Körpers, dem Zustand der Körperoberfläche und der Wellenlänge der Strahlung ab.

- spektrale Leuchtdichte - energetische Leuchtkraft eines Körpers für gegebene Wellenlängen (λ + dλ) bei einer gegebenen Temperatur (T + dT): R λ,T = f(λ, T).

Die energetische Leuchtkraft eines Körpers innerhalb bestimmter Wellenlängen wird durch Integration von R λ,T = f(λ, T) für T = const berechnet:

- Absorptionskoeffizient - das Verhältnis der vom Körper aufgenommenen Energie zur einfallenden Energie. Wenn also Strahlung eines Flusses dФ inc auf einen Körper fällt, wird ein Teil davon von der Oberfläche des Körpers reflektiert – dФ neg, der andere Teil dringt in den Körper ein und verwandelt sich teilweise in Wärme dФ abs und der dritte Teil , nach mehreren inneren Reflexionen, durchdringt den Körper nach außen dФ inc : α = dФ abs./dФ down.

Der Absorptionskoeffizient α hängt von der Beschaffenheit des absorbierenden Körpers, der Wellenlänge der absorbierten Strahlung, der Temperatur und dem Zustand der Körperoberfläche ab.

- monochromatischer Absorptionskoeffizient- Absorptionskoeffizient der Wärmestrahlung einer bestimmten Wellenlänge bei einer bestimmten Temperatur: α λ,T = f(λ,T)

Unter den Körpern gibt es Körper, die alle auf sie einfallende Wärmestrahlung jeder Wellenlänge absorbieren können. Solche ideal absorbierenden Körper nennt man absolut schwarze Körper. Für sie ist α =1.

Es gibt auch graue Körper, für die α<1, но одинаковый для всех длин волн инфракрасного диапазона.

Das Schwarzkörpermodell ist eine kleine Hohlraumöffnung mit einer hitzebeständigen Hülle. Der Lochdurchmesser beträgt maximal 0,1 des Hohlraumdurchmessers. Bei konstanter Temperatur gibt das Loch etwas Energie ab, die der energetischen Leuchtkraft eines vollständig schwarzen Körpers entspricht. Aber das Schwarze Loch ist eine Idealisierung. Doch die Gesetze der Wärmestrahlung des Schwarzen Körpers helfen dabei, realen Mustern näher zu kommen.

2. Gesetze der Wärmestrahlung

1. Kirchhoffs Gesetz. Wärmestrahlung ist ein Gleichgewicht – die Menge der von einem Körper abgegebenen Energie entspricht der Menge, die er von ihm absorbiert. Für drei Körper, die sich in einem geschlossenen Hohlraum befinden, können wir schreiben:

Die angegebene Beziehung gilt auch, wenn einer der Körper AC ist:

Weil für den schwarzen Körper α λT .
Dies ist das Kirchhoffsche Gesetz: Das Verhältnis der spektralen Dichte der energetischen Leuchtkraft eines Körpers zu seinem monochromatischen Absorptionskoeffizienten (bei einer bestimmten Temperatur und für eine bestimmte Wellenlänge) hängt nicht von der Beschaffenheit des Körpers ab und ist für alle Körper gleich die spektrale Dichte der energetischen Leuchtkraft bei gleicher Temperatur und Wellenlänge.

Folgerungen aus Kirchhoffs Gesetz:
1. Die spektrale energetische Leuchtkraft des schwarzen Körpers ist eine universelle Funktion der Wellenlänge und der Körpertemperatur.
2. Die spektrale Energieleuchtkraft des schwarzen Körpers ist am größten.
3. Die spektrale Energieleuchtkraft eines beliebigen Körpers ist gleich dem Produkt seines Absorptionskoeffizienten und der spektralen Energieleuchtkraft eines absolut schwarzen Körpers.
4. Jeder Körper sendet bei einer bestimmten Temperatur Wellen derselben Wellenlänge aus, die er bei einer bestimmten Temperatur aussendet.

Durch die systematische Untersuchung der Spektren mehrerer Elemente konnten Kirchhoff und Bunsen einen eindeutigen Zusammenhang zwischen den Absorptions- und Emissionsspektren von Gasen und der Individualität der entsprechenden Atome herstellen. Also wurde es vorgeschlagen Spektralanalyse, mit dem Sie Stoffe identifizieren können, deren Konzentration 0,1 nm beträgt.

Verteilung der spektralen Dichte der Energieleuchtkraft für einen absolut schwarzen Körper, einen grauen Körper, einen beliebigen Körper. Die letzte Kurve weist mehrere Maxima und Minima auf, was die Selektivität der Emission und Absorption solcher Körper anzeigt.

2. Stefan-Boltzmann-Gesetz.
Im Jahr 1879 stellten die österreichischen Wissenschaftler Joseph Stefan (experimentell für einen beliebigen Körper) und Ludwig Boltzmann (theoretisch für einen schwarzen Körper) fest, dass die gesamte energetische Leuchtkraft über den gesamten Wellenlängenbereich proportional zur vierten Potenz der absoluten Temperatur des Körpers ist:

3. Weingesetz.
Der deutsche Physiker Wilhelm Wien formulierte 1893 ein Gesetz, das die Lage der maximalen spektralen Dichte der energetischen Leuchtkraft eines Körpers im Strahlungsspektrum des schwarzen Körpers in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt. Nach dem Gesetz ist die Wellenlänge λ max, die die maximale spektrale Dichte der Energieleuchtkraft des schwarzen Körpers ausmacht, umgekehrt proportional zu seiner absoluten Temperatur T: λ max = в/t, wobei в = 2,9*10 -3 m·K ist die Wiensche Konstante.

Mit zunehmender Temperatur ändert sich also nicht nur die Gesamtstrahlungsenergie, sondern auch die Form der Verteilungskurve der spektralen Energiedichte der Leuchtkraft. Mit zunehmender Temperatur verschiebt sich die maximale spektrale Dichte zu kürzeren Wellenlängen. Daher wird das Wiensche Gesetz als Verschiebungsgesetz bezeichnet.

Es gilt das Weingesetz in der optischen Pyrometrie- ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur aus dem Strahlungsspektrum stark erhitzter Körper, die vom Beobachter entfernt sind. Mit dieser Methode wurde erstmals die Temperatur der Sonne bestimmt (für 470 nm T = 6160 K).

Die vorgestellten Gesetze erlaubten es uns nicht, theoretisch Gleichungen für die Verteilung der spektralen Dichte der energetischen Leuchtkraft über Wellenlängen zu finden. Die Arbeiten von Rayleigh und Jeans, in denen Wissenschaftler die spektrale Zusammensetzung der Schwarzkörperstrahlung auf der Grundlage der Gesetze der klassischen Physik untersuchten, führten zu grundlegenden Schwierigkeiten, die als Ultraviolettkatastrophe bezeichnet werden. Im Bereich der UV-Wellen sollte die energetische Leuchtkraft des Schwarzen Körpers die Unendlichkeit erreicht haben, in Experimenten ging sie jedoch auf Null zurück. Diese Ergebnisse widersprachen dem Energieerhaltungssatz.

4. Plancks Theorie. Ein deutscher Wissenschaftler stellte im Jahr 1900 die Hypothese auf, dass Körper nicht kontinuierlich, sondern in getrennten Portionen – Quanten – emittieren. Die Quantenenergie ist proportional zur Strahlungsfrequenz: E = hν = h·c/λ, wobei h = 6,63*10 -34 J·s Plancksches Wirkungsquantum.

Geleitet von Vorstellungen über die Quantenstrahlung des Schwarzen Körpers erhielt er eine Gleichung für die spektrale Dichte der Energieleuchtkraft des Schwarzen Körpers:

Diese Formel stimmt mit experimentellen Daten über den gesamten Wellenlängenbereich bei allen Temperaturen überein.

Die Sonne ist die Hauptquelle der Wärmestrahlung in der Natur. Sonnenstrahlung umfasst einen weiten Wellenlängenbereich: von 0,1 nm bis 10 m und mehr. 99 % der Sonnenenergie entsteht im Bereich von 280 bis 6000 nm. Pro Flächeneinheit der Erdoberfläche gibt es in den Bergen 800 bis 1000 W/m2. Ein zweimilliardstel Teil der Wärme erreicht die Erdoberfläche – 9,23 J/cm2. Für den Wärmestrahlungsbereich von 6000 bis 500000 nm macht 0,4 % der Sonnenenergie aus. In der Erdatmosphäre wird der Großteil der Infrarotstrahlung von Wasser-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlendioxidmolekülen absorbiert. Auch die Funkreichweite wird größtenteils von der Atmosphäre absorbiert.

Die Energiemenge, die die Sonnenstrahlen pro 1 s auf eine Fläche von 1 m² bringen, die sich außerhalb der Erdatmosphäre in einer Höhe von 82 km senkrecht zu den Sonnenstrahlen befindet, wird als Sonnenkonstante bezeichnet. Sie beträgt 1,4 * 10 3 W/m 2.

Die spektrale Verteilung der normalen Flussdichte der Sonnenstrahlung stimmt mit der des Schwarzen Körpers bei einer Temperatur von 6000 Grad überein. Daher ist die Sonne im Verhältnis zur Wärmestrahlung ein schwarzer Körper.

3. Strahlung von realen Körpern und dem menschlichen Körper

Bei der Wärmeübertragung spielt die Wärmestrahlung von der Oberfläche des menschlichen Körpers eine große Rolle. Es gibt folgende Methoden der Wärmeübertragung: Wärmeleitfähigkeit (Leitung), Konvektion, Strahlung, Verdunstung. Abhängig von den Bedingungen, unter denen sich eine Person befindet, kann jede dieser Methoden eine dominierende Rolle spielen (bei sehr hohen Umgebungstemperaturen spielt beispielsweise die Verdunstung die führende Rolle, bei kaltem Wasser die Leitung und eine Wassertemperatur von 15 °C). Grad ist eine tödliche Umgebung für nackte Personen, und nach 2–4 Stunden kommt es zu Ohnmacht und Tod aufgrund von Unterkühlung des Gehirns. Der Anteil der Strahlung an der gesamten Wärmeübertragung kann zwischen 75 und 25 % liegen. Unter normalen Bedingungen etwa 50 % im physiologischen Ruhezustand.

Wärmestrahlung, die im Leben lebender Organismen eine Rolle spielt, wird in kurze Wellenlängen (von 0,3 bis 3) unterteilt µm) und lange Wellenlänge (von 5 bis 100). µm). Die Quelle der kurzwelligen Strahlung sind die Sonne und offene Flammen, und lebende Organismen sind ausschließlich Empfänger dieser Strahlung. Langwellige Strahlung wird von lebenden Organismen sowohl emittiert als auch absorbiert.

Der Wert des Absorptionskoeffizienten hängt vom Verhältnis der Temperaturen des Mediums und des Körpers, der Fläche ihrer Wechselwirkung, der Ausrichtung dieser Flächen und bei kurzwelliger Strahlung von der Farbe der Oberfläche ab. So werden bei Schwarzen nur 18 % der kurzwelligen Strahlung reflektiert, während es bei Menschen der weißen Rasse etwa 40 % sind (höchstwahrscheinlich hatte die Hautfarbe der Schwarzen in der Evolution nichts mit der Wärmeübertragung zu tun). Bei langwelliger Strahlung liegt der Absorptionskoeffizient nahe bei 1.

Die Berechnung der Wärmeübertragung durch Strahlung ist eine sehr schwierige Aufgabe. Das Stefan-Boltzmann-Gesetz kann nicht auf reale Körper angewendet werden, da diese eine komplexere Abhängigkeit der energetischen Leuchtkraft von der Temperatur aufweisen. Es stellt sich heraus, dass es von der Temperatur, der Beschaffenheit des Körpers, der Form des Körpers und dem Zustand seiner Oberfläche abhängt. Bei einer Temperaturänderung ändern sich der Koeffizient σ und der Temperaturexponent. Die Oberfläche des menschlichen Körpers hat eine komplexe Konfiguration, die Person trägt Kleidung, die die Strahlung verändert, und der Prozess wird durch die Körperhaltung der Person beeinflusst.

Für einen grauen Körper wird die Strahlungsleistung im gesamten Bereich durch die Formel bestimmt: P = α d.t. σ·T 4 ·S Wenn man davon ausgeht, dass reale Körper (menschliche Haut, Bekleidungsstoffe) mit bestimmten Näherungsbedingungen den grauen Körpern nahe kommen, können wir eine Formel zur Berechnung der Strahlungsleistung realer Körper bei einer bestimmten Temperatur finden: P = α· σ·T 4 ·S Unter verschiedenen Bedingungen Temperaturen des strahlenden Körpers und der Umgebung: P = α·σ·(T 1 4 - T 2 4)·S
Es gibt Merkmale der spektralen Dichte der Energieleuchtkraft realer Körper: bei 310 ZU, was der durchschnittlichen menschlichen Körpertemperatur entspricht, liegt die maximale Wärmestrahlung bei 9700 nm. Jede Änderung der Körpertemperatur führt zu einer Änderung der Wärmestrahlungsleistung der Körperoberfläche (0,1 Grad reichen aus). Daher hilft die Untersuchung von Hautbereichen, die über das Zentralnervensystem mit bestimmten Organen verbunden sind, bei der Identifizierung von Krankheiten, aufgrund derer sich die Temperatur erheblich ändert ( Thermographie der Zakharyin-Ged-Zonen).

Eine interessante Methode der berührungslosen Massage mit dem menschlichen Biofeld (Juna Davitashvili). Wärmestrahlungsleistung der Handfläche 0,1 W und die thermische Empfindlichkeit der Haut beträgt 0,0001 W/cm 2 . Wenn Sie auf die oben genannten Zonen einwirken, können Sie die Arbeit dieser Organe reflexartig anregen.

4. Biologische und therapeutische Wirkungen von Hitze und Kälte

Der menschliche Körper sendet und absorbiert ständig Wärmestrahlung. Dieser Vorgang hängt von der Temperatur des menschlichen Körpers und der Umgebung ab. Die maximale Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers liegt bei 9300 nm.

Mit kleinen und mittleren Dosen der IR-Bestrahlung werden Stoffwechselprozesse gefördert und enzymatische Reaktionen, Regenerations- und Reparaturprozesse beschleunigt.

Durch die Einwirkung von Infrarotstrahlen und sichtbarer Strahlung werden im Gewebe biologisch aktive Substanzen (Bradykinin, Kalidin, Histamin, Acetylcholin, hauptsächlich vasomotorische Substanzen, die an der Umsetzung und Regulierung des lokalen Blutflusses beteiligt sind) gebildet.

Durch die Einwirkung von Infrarotstrahlen werden Thermorezeptoren in der Haut aktiviert, von denen Informationen an den Hypothalamus gesendet werden, wodurch sich die Blutgefäße der Haut erweitern, das darin zirkulierende Blutvolumen zunimmt und es zu Schwitzen kommt erhöht sich.

Die Eindringtiefe der Infrarotstrahlen hängt von der Wellenlänge, der Hautfeuchtigkeit, der Blutfüllung, dem Pigmentierungsgrad usw. ab.

Unter dem Einfluss von Infrarotstrahlen treten auf der menschlichen Haut rote Erytheme auf.

In der klinischen Praxis wird es zur Beeinflussung der lokalen und allgemeinen Hämodynamik, zur Steigerung des Schwitzens, zur Muskelentspannung, zur Schmerzlinderung, zur Beschleunigung der Resorption von Hämatomen, Infiltraten usw. eingesetzt.

Unter Hyperthermiebedingungen wird die Antitumorwirkung der Strahlentherapie – Thermoradiotherapie – verstärkt.

Die Hauptindikationen für den Einsatz der IR-Therapie: akute nichteitrige Entzündungsprozesse, Verbrennungen und Erfrierungen, chronische Entzündungsprozesse, Geschwüre, Kontrakturen, Verwachsungen, Verletzungen von Gelenken, Bändern und Muskeln, Myositis, Myalgie, Neuralgie. Hauptkontraindikationen: Tumore, eitrige Entzündungen, Blutungen, Kreislaufversagen.

Kälte wird eingesetzt, um Blutungen zu stoppen, Schmerzen zu lindern und bestimmte Hautkrankheiten zu behandeln. Härten führt zu Langlebigkeit.

Unter dem Einfluss von Kälte sinken Herzfrequenz und Blutdruck, Reflexreaktionen werden gehemmt.

In bestimmten Dosen stimuliert Kälte die Heilung von Verbrennungen, eitrigen Wunden, trophischen Geschwüren, Erosionen und Bindehautentzündungen.

Kryobiologie- untersucht die Prozesse, die in Zellen, Geweben, Organen und im Körper unter dem Einfluss niedriger, nicht physiologischer Temperaturen ablaufen.

Wird in der Medizin verwendet Kryotherapie Und Hyperthermie. Die Kryotherapie umfasst Methoden, die auf der dosierten Kühlung von Geweben und Organen basieren. Bei der Kryochirurgie (Teil der Kryotherapie) wird lokales Einfrieren von Gewebe zum Zweck ihrer Entfernung verwendet (Teil der Mandel. Wenn überhaupt - Kryotonsillektomie. Tumore können entfernt werden, zum Beispiel Haut, Gebärmutterhals usw.) Kryoextraktion basierend auf Kryoadhäsion (Adhäsion von nasse Körper bis hin zu einem gefrorenen Skalpell ) - Trennung eines Teils von einem Organ.

Durch Hyperthermie ist es möglich, die Funktionen von Organen in vivo für einige Zeit aufrechtzuerhalten. Unterkühlung mit Hilfe einer Anästhesie wird zur Erhaltung der Organfunktion bei fehlender Blutversorgung eingesetzt, da der Gewebestoffwechsel verlangsamt wird. Gewebe werden resistent gegen Hypoxie. Es kommt eine Kaltanästhesie zum Einsatz.

Die Wärmeeinwirkung erfolgt mit Glühlampen (Minin-Lampe, Solux, Licht-Thermalbad, IR-Strahlenlampe) unter Verwendung physikalischer Medien mit hoher Wärmekapazität, schlechter Wärmeleitfähigkeit und gutem Wärmespeichervermögen: Schlamm, Paraffin, Ozokerit, Naphthalin usw.

5. Physikalische Grundlagen der Thermografie. Wärmebildkameras

Die Thermografie bzw. Wärmebildgebung ist eine funktionsdiagnostische Methode, die auf der Aufzeichnung der Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers basiert.

Es gibt zwei Arten der Thermografie:

- Kontakt-Cholesterin-Thermographie: Die Methode nutzt die optischen Eigenschaften cholesterischer Flüssigkristalle (Mehrkomponentenmischungen aus Estern und anderen Cholesterinderivaten). Solche Stoffe reflektieren selektiv unterschiedliche Wellenlängen, was es ermöglicht, auf Filmen dieser Stoffe Bilder des Wärmefeldes der Oberfläche des menschlichen Körpers zu erhalten. Ein weißer Lichtstrahl wird auf den Film gerichtet. Abhängig von der Temperatur der Oberfläche, auf die das Cholesterin aufgetragen wird, werden unterschiedliche Wellenlängen unterschiedlich vom Film reflektiert.

Unter Temperatureinfluss können Cholesterinstoffe ihre Farbe von Rot nach Lila ändern. Dadurch entsteht ein Farbbild des Wärmefeldes des menschlichen Körpers, das bei Kenntnis der Temperatur-Farb-Beziehung leicht zu entziffern ist. Es gibt Cholesterintests, mit denen sich ein Temperaturunterschied von 0,1 Grad messen lässt. Somit ist es möglich, die Grenzen des Entzündungsprozesses und die Herde der entzündlichen Infiltration in verschiedenen Stadien seiner Entwicklung zu bestimmen.

In der Onkologie ermöglicht die Thermographie die Identifizierung von metastatischen Knoten mit einem Durchmesser von 1,5-2 mm in der Brustdrüse, der Haut, der Schilddrüse; in der Orthopädie und Traumatologie die Blutversorgung jedes Gliedmaßensegments beurteilen, z. B. vor der Amputation, die Tiefe der Verbrennung vorhersehen usw.; in der Kardiologie und Angiologie Störungen der normalen Funktion des Herz-Kreislauf-Systems, Durchblutungsstörungen aufgrund von Vibrationskrankheiten, Entzündungen und Verstopfungen von Blutgefäßen identifizieren; Krampfadern usw.; Bestimmen Sie in der Neurochirurgie den Ort von Nervenleitungsläsionen und bestätigen Sie den Ort einer durch Schlaganfall verursachten Neuroparalyse. in der Geburtshilfe und Gynäkologie bestimmen Sie die Schwangerschaft und die Lokalisierung des Kindes; diagnostizieren ein breites Spektrum entzündlicher Prozesse.

- Telethermographie - basiert auf der Umwandlung der Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers in elektrische Signale, die auf dem Bildschirm einer Wärmebildkamera oder eines anderen Aufzeichnungsgeräts aufgezeichnet werden. Die Methode ist berührungslos.

IR-Strahlung wird von einem Spiegelsystem wahrgenommen, wonach die IR-Strahlen auf den IR-Wellenempfänger gerichtet werden, dessen Hauptbestandteil der Detektor ist (Fotowiderstand, Metall- oder Halbleiterbolometer, Thermoelement, fotochemischer Indikator, elektronenoptischer Wandler, piezoelektrisch). Detektoren usw.).

Elektrische Signale vom Empfänger werden an einen Verstärker und dann an ein Steuergerät übertragen, das dazu dient, Spiegel zu bewegen (ein Objekt abzutasten), eine TIS-Punktlichtquelle aufzuheizen (proportional zur Wärmestrahlung) und fotografischen Film zu bewegen. Jedes Mal wird der Film entsprechend der Körpertemperatur am Untersuchungsort mit TIS beleuchtet.

Nach dem Steuergerät kann das Signal an ein Computersystem mit Display übermittelt werden. Dadurch können Sie Thermogramme speichern und mit Analyseprogrammen weiterverarbeiten. Zusätzliche Möglichkeiten bieten Farbwärmebildkameras (Farben mit ähnlicher Temperatur werden in Kontrastfarben angezeigt) und es können Isothermen gezeichnet werden.

Viele Unternehmen haben in letzter Zeit erkannt, dass es manchmal recht schwierig ist, einen potenziellen Kunden zu „ansprechen“; ihr Informationsfeld ist so mit Werbebotschaften aller Art überladen, dass sie einfach nicht mehr wahrgenommen werden.
Der aktive Telefonverkauf entwickelt sich zu einer der effektivsten Möglichkeiten, den Umsatz in kurzer Zeit zu steigern. Ziel der Kaltakquise ist es, Kunden zu gewinnen, die sich bisher noch nicht für ein Produkt oder eine Dienstleistung beworben haben, aber aus mehreren Gründen potenzielle Kunden sind. Nach dem Wählen der Telefonnummer muss der aktive Vertriebsleiter den Zweck des Kaltanrufs klar verstehen. Schließlich erfordern Telefongespräche vom Vertriebsleiter besonderes Geschick und Geduld sowie Kenntnisse über Verhandlungstechniken und -techniken.