Irraggiamento. Emissione di radiazione

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Floriano Mattei
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Irraggiamento Irraggiamento: Trasmissione dell energia mediante onde elettromagnetihe. Infrarosso da 0.7 a 1.5 μm VICINO Per lunghezze d onda superiori a 0.7 μm da 1.5 a 5.6 μm MEDIO da 5.

Emissione di radiazione Legge di Stefan-Boltzmann: ogni orpo alla temperatura T emette una quantità di energia proporzionale alla quarta potenza della temperatura assoluta. ε σ A T t σ 5.

1 Irraggiamento Irraggiamento: Trasmissione dell energia mediante onde elettromagnetihe. Infrarosso da 0.7 a 1.5 μm VICINO Per lunghezze d onda superiori a 0.7 μm da 1.5 a 5.6 μm MEDIO da 5.6 a 1000 μm LONTANO Le onde elettromagnetihe hanno la stessa veloità, la veloità della lue ν m/s. è la lunghezza d onda in metri. ν è la frequenza di osillazione dell onda. Emissione di radiazione Legge di Stefan-Boltzmann: ogni orpo alla temperatura T emette una quantità di energia proporzionale alla quarta potenza della temperatura assoluta. ε σ A T t σ tempo 8 J s m K uantità di energia trasmessa emittanza 0 1 ostante di Boltzmann Superfiie del orpo Temperatura del orpo Un orpo emette solo le radiazioni he riese ad assorbire. Corpo nero (assorbitore e emettitore perfetto ε 1, modellino riproduibile in laboratorio per studiare il omportamento.

2 Assorbimento ed emissione Corpo situato in un ambiente, l energia totale assorbita sarà data dalla differenza tra l energia assorbita dall ambiente a meno quella irragiata i ass irr a ε σ A T t ε σ A T ass irr a t Assumiamo siano orpi neri ε a ε 1 a σ A ( T T ) t ass irr Esempio del orpo umano T 37 ºC di fronte ad una parete a 10 ºC, uanta energia viene eduta al minuto? Assumiamo una superfiie di m. T pers σ A ( T muro 8 T J s m K pers ) t 310 K T muro K (.00 m ) [( ) K ] 60 s 30 J kal L emissione di radiazione di orpo nero Corpo nero (astrazione) assorbitore e emettitore perfetto ε 1 ε σ A T t σ A T t La legge di Stefan-Boltzmann desrive tutta l energia emessa, senza distinguere la lunghezza d onda. Se si misura l energia emessa per ogni lunghezza d onda si ha lo Spettro di emissione di orpo nero.. Ad ogni T si ha una urva diversa.

3 Comprensione degli spettri del orpo nero in funzione di l. Plank: desrizione teoria della legge di Stefan-Boltzmann, assumendo he le onde elettromagnetihe possono essere assorbite o emesse in modo disreto (quanti). E hν h J s Intensità rese fino a raggiungere il max per una lunghezza d onda max (valore max di /(ta ) Per maggiori e minori la potenza/area derese. Legge di Wien dello spostamento. max T ostante m K max varia ome 1/T Rivelatore di onde elettromagnetihe (una finestra): l ohio

T 00 500 lampade ad inandesenza : max 3.810 1.150 μm 3810 1150 nm Attenzione: urve normalizzate. Un orpo a temperatura ambiente ~ 300 K :.898 3 max 10 m K 9.

4 T lampade ad inandesenza : max μm nm Attenzione: urve normalizzate. Un orpo a temperatura ambiente ~ 300 K : max 10 m K μm 9660 nm 300 K T 5800 K si ha (temperatura del sole) max 0.99 μm 99 nm Emissività desrive quanto si avviina un orpo al omportamento perfetto del orpo nero Emittanza è definita per un materiale reale, va misurata volta per volta, usare tabelle è poo opportuno.

5 Emissività Tabelle Come si nota dalla tabella si possono riportare degli intervalli Un ohiata a materiali di nostro interesse. Continua Onde elettromagnetihe ν Le onde elettromagnetihe hanno la stessa veloità nel vuoto: la veloità della lue m/s E ν hν Relazione tra energia e frequenza per ogni olore (Plank - Einstein): E hν h ( J s) ( m/s) J m [m] [m] Un altra unità di misura usata per l energia: 1 ev J, Energia aquisita da un elettrone e su una ddp ΔV 1 Volt E espresso in m. [ ev m] 9 10 nm m 6 10 μm m [ ev nm] ; [ ev μm] espresso in nm espresso in μm

Frequenza ν ν 790 395 THz La radiazione può essere presentata in vari modi. Per la lue visibile avremo i seguenti intervalli in: Lunghezza d onda 380 760 nm Energia hν 3.6 1.

6 Frequenza ν ν THz La radiazione può essere presentata in vari modi. Per la lue visibile avremo i seguenti intervalli in: Lunghezza d onda nm Energia hν ev uantizzazione in fisia uanti di materia: unità di materia elettroni e protoni uanti di aria: aria elementare C uanti di lue: fotoni hν ogni olore di onda e.m, ha la sua energia Ε hν uesto spiega l emissione di orpo nero e l effetto fotoelettrio La lue trasporta energia, e i fotoni hanno una quantità di energia preisa. Anhe l energia risulta quantizzata.

Comprendere la quantizzazione Come possiamo fornire energia? Dal punto di vista lassio, possiamo fornire energia in modo CONTINUO. Superata la onfigurazione a quota h (energia?), osa suede?

7 Comprendere la quantizzazione Come possiamo fornire energia? Dal punto di vista lassio, possiamo fornire energia in modo CONTINUO. Superata la onfigurazione a quota h (energia?), osa suede? Il orpo ha energia residua, mg(h -h). Che tipo di energia è? 1 mg ( h' h) mv Effetto fotoelettrio (fotoellule-asensori) metallo e - hν forza su e - + ΔV - a frenamneto soglia Andando verso più piole si ha neessità di frenare di più gli elettroni, ovvero gli e - esono on maggiore energia. Aumentando l intensità della radiazione, di stesso olore, aumentano il numero di elettroni emessi, ma l energia on ui esono dipende dal olore ο ν La quantizzazione introdotta da Plank per spiegare la radiazione di orpo nero, spiega anhe l effetto fotelettrio. hν

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