Атомная физика

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А. И. ГЕРЦЕНА 
 
 
 
 
М. А. Горяев, И. О. Попова 
 
 
 
А Т О М Н А Я   Ф И З И К А 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
Санкт-Петербург 
2023 
1 
 

УДК 539.1 
ББК 22.38 
Печатается по решению редакционноиздательского совета  
РГПУ им. А. И. Герцена 
       Г71 
 
 
Рецензенты: 
Е. Б. Шадрин, доктор физико-математических наук, профессор, 
ФТИ им. А. Ф. Иоффе 
Ю. А. Гороховатский, доктор физико-математических наук, профессор, 
РГПУ им. А. И. Герцена 
 
 
 
 
Г71   Горяев М. А. Атомная физика : учебно-методическое пособие / 
М. А. Горяев, И. О. Попова. — Санкт-Петербург : Издательство 
РГПУ им. А. И. Герцена, 2023. — 36 с. 
     ISBN 978-5-8064-3334-4 
     Учебно-методическое 
пособие 
«Атомная 
физика» 
содержит 
описание двух лабораторных работ по физике (атомная физика), 
предназначенных для студентов естественнонаучных факультетов 
РГПУ им. А. И. Герцена, но будет полезно и студентам других 
учебных заведений. 
 
 
 
 
 
 
© РГПУ им. А. И. Герцена, 2023 
ISBN 978-5-8064-3334-4 
© С. В. Лебединский, обложка, 2023 
 
 
2 
 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВОМ ИЗЛУЧЕНИИ 
ЧЕРНОГО ТЕЛА 
 
Цель работы: освоить измерение температур нагретых тел с помощью 
оптического 
пирометра, 
провести 
экспериментальную 
проверку 
выполнения 
основных 
законов 
теплового 
излучения, и опытным путем определить величину 
постоянной Стефана — Больцмана. 
 
Приборы и принадлежности: ленточная лампа накаливания, амперметр, 
вольтметр, собирающая линза, оптический пирометр, 
установка УКЛО-4. 
 
Вопросы, которые необходимо знать  
для допуска к выполнению работы: 
1. Основные параметры электромагнитных волн.  
2. Классификация электромагнитного излучения по частотам и длинам 
волн. 
3. Какое излучение называют тепловым? 
4. Каковы энергетические характеристики теплового излучения? 
5. Сформулируйте законы Кирхгофа, Стефана — Больцмана и Вина для 
теплового излучения. 
6. Что является критерием абсолютно черного тела? Приведите примеры 
таких тел. 
7. Какие тела называют абсолютно белыми? Серыми? Приведите примеры 
таких тел. 
8. Дайте 
определения 
коэффициентов 
поглощения, 
отражения, 
пропускания. 
9. Как измеряют высокие температуры? 
10. Принцип работы пирометра с исчезающей нитью.  
3 
 

Сведения из теории 
Излучение электромагнитных волн материальными объектами может 
осуществляться за счет различных видов энергии. Одним из самых 
распространенных в природе является тепловое излучение — испускание 
электромагнитных волн за счет внутренней энергии тела, т. е. за счет 
теплового движения атомов и молекул, из которых состоит данная 
физическая система. Все другие виды свечения, возбуждаемые за счет 
любого 
другого 
вида 
энергии, 
кроме 
теплового, 
называются 
люминесценцией [1]. 
Тепловое излучение может быть обусловлено переходом электронов 
атомов 
из 
возбужденного 
в 
основное 
состояние, 
колебательновращательным движением молекул и колебаниями атомов в узлах 
кристаллической решетки, и наблюдается при любой температуре [1, 2]. 
Тепловое излучение является равновесным. Предположим, что 
нагретое (излучающее) тело помещено в полость, ограниченную идеально 
отражающей оболочкой. С течением времени, в результате непрерывного 
обмена энергией между телом и излучением, наступит равновесие, т. е. 
тело в единицу времени будет поглощать столько же энергии, сколько 
и излучать. Если в какой-то момент тело будет излучать энергии больше, 
чем поглощать, тo его температура начнет понижаться. Это приведет 
к уменьшению количества излучаемой телом энергии, пока, наконец, не 
установится равновесие. Все другие виды излучения неравновесны [1]. 
Количественной характеристикой теплового излучения является 
спектральная 
плотность 
энергетической 
светимости 
(излучательная 
способность) 
тела — мощность 
излучения 
с 
единицы 
площади 
поверхности тела в интервале частот единичной ширины: 𝑟
జ,்ൌ
ௗௐ
ഔ,ഔశ೏ഔ
изл
ௗజ
. 
[1]. 
Если 
спектральную 
плотность 
энергетической 
светимости 
просуммировать 
по 
всем 
частотам, 
то 
получим 
интегральную 
4