1.Radiatia termica. Caracteristicile radiatiei termice. Legea lui Kirchhoff.

Radiatia termica – radiatie electromagnetica proprie tuturor corpurilor, care au temp. mai inalta decit 0gradeK.- la variatia temp corpului variaza atit intensitatea, cit si structura spectrala a radiatiei termice.

Flux de radiatie [ф] – puterea medie a radiatiei. [ф]Si = WRadiatia energetica (Re) – fluxul de radiatie emis de 1m^2 de suprafata a corpului. [Re]SI = W/m^2Capacitatea corpului de a absorbi energia radiatiilor electromagnetice se caract. Prin coeficientul de absorbtie (α).α = фabs/ фinc </=1 (p.139)

Radiatia energetica a unui corp intr-un interval mic de lungimi de unda (Δ λ):

ΔRe= r λ Δ λ

r λ – densitatea spectrala a radiatiei energetice

Corpuri absolut negre – corpurile ale caror coeficienti de absorbtie sunt egali cu o unitate pt radiatiile de orice lung. de unda.

Corpuri cenusii – corpurile ale caror coeficienti de absorbtie sunt mai mici decit o unitate, insa nu depind de unda radiatiei incidente.

Legea lui Kirchhoff – la temperatura constanta raportul dintre densitatea spectrala a radiatiei energetice si coeficientul monocromatic de absorbtie este acelasi pentru toate corpurile, inclusiv pentru cele absolut negre.

2.Corp absolut negru. Legile radiatiei termice. Legea lui Stefan-Boltzmann si legea lui Wien

Corpurile ale caror coeficienti de absorbtie sunt egali cu o unitate, pentru radiatiile de orice lungimi de unda, se numesc corpuri absolut negre. In natura ele nu exista fiind abstractii fizice necesare pentru a exprima mathematic unele legitati.

Legea lui Stefan-Boltzman: radiatia energetica a unui corp absolut negru este direct proportionala cu puterea a patra a temperaturii absolute a corpului respective:

ℜ=σ T 4

Unde σ este constanta lui Boltzmann: σ=5.67∗10−8 W

m2∗K 4

Legea lui Wien : lungimea de una λmax , careia ii revine valoarea maxima a densitatii spectrale a radiatiei energetice a unui corp absolut negru, variaza invers proportional cu temperature absoluta a

corpului respectiv λmax=bT

unde b =0.2898*10−2m * K este constanta lui Wien

Legea lui Wien se mai numeste si legea deplasarii, deoarece din ea rezulta ca la cresterea temperaturii corpului absolut negru valoarea maxima a densitatii spectrale a radiatiei energetice se deplaseaza spre lungimile de unda scurte.

3. Radiatia solara. Constanta solara.

Cea ma puternică radiație termică, care condiționează viața pe pămînt este soarele.

Sursa energiei solare este transformarea termonucleara a hidrogenului in heliu:

Pămîntul, care se află la o distanta de 1,496*10^11 m primeste 2*10^17 W de energie solară.

Pamintul primeste de la soare energie sub forma de radiatie si in acelasi timp cedeaza energie in univers. Echilibrul energetic al pamintului este dat de egalitatea dintre energia primita de la soare si energia cedata in spatiu. Pamintul absoarbe 70% din energia primita de la soare, iar 30% reflecta in spatiu. Fiind un corp cald, pamintul radiaza in spatiu energie termica echivalenta cu cele 70% absorbite. Astfel echilibrul termic mentine temperature medie a pamintului constanta in timp.

Constanta solară este o constantă ce reprezintă cantitatea de energie primită de la Soare de o

suprafață cu aria de 1 cm pătrat așezată perpendicular pe direcția razelor solare, în afara

atmosferei terestre, la distanța medie a Pământului de Soare, în unitatea de timp.

Constanta solară măsurată prin atmosfera terestră este:

Aceasta energie este disipată de întreaga suprafața a Pământului. Radiația solară incidentă

este:

Constanta solară este:

unde fluxul de energie al soarelui, Fʘ, estimat prin legea Stefan-Boltzmann este:

R   150 milioane de kilometri   1 UA (lungimea semiaxei mari a orbitei Pământului în jurul

Soarelui)Radiatia Solara dozata se aplica in medicina ca factor therapeutic sic a factor de calire a organismului.

4. Luminiscenta. Tipuri de luminiscenta. Fotoluminiscenta

Luminiscenta reprezinta radiatia suplimentara a corpului in raport cu radiatia lui termica la temperature data,care dureaza un timp mult mai mare decit perioada undelor de lumina.1. Tipurile de luminiscenta :

Fotoluminiscenta ce apare ca rezultat al absorbtiei luminii Electroluminiscenta conditionata de cimpul electric in care este plasata substanta Catodoluminiscenta provocata de iradierea substaneti cu electroni rapizi Triboluminiscenta determinate de actiuni mecanice Chimiloluminiscenta ce apare in unele procese chimice Bioluminiscenta ce se observa la unele bacteria,ciuperci,insect si altele

2. FOTOLUMINESC'ENTĂ,  se produce o emisiune de lumină prin iluminarea prealabilă a substanţei emiţătoare sau prin iradierea ei cu radiaţii ultraviolete ori cu raze X.

Se clasifica in: fluorescenta (de scurta durata) fosforescenta (de lunga durata).

Dupa mecanismul proceselor elementare sunt atestate fotolumiscente: de rezonanta, spontana, stimulate si de recombinare.

Actul initial al Fotoluminiscentei este excitarea atomului sau molecule cu un foton din exterior.

5. Legea lui Stokes. Luminiscența antistokes

Legea lui Stokes:

De regulă, fenomenului de fotoluminiscență i se mai spune și legea lui Stokes care stipulează: spectrul de luminiscență în raport cu spectrul de excitare este deplasat în domeniul cu lungimi de undă mai mari.

Fenomenul de luminiscenţă a început să fie studiat în detalii începând cu secolul XIX şi astăzi este bine cunoscut. În dependenţă de excitările exterioare care provoacă fenomenul, luminescenţa se clasifică în fotoluminescenţă, rezultată în urma absorbţiei unor cuante de lumină cu lungimea de undă mai mică (Stokes) sau mai mare (anti-Stokes) decât cea emisă; roentgenoluminescenţă, datorată absorbţiei unor raze Roentgen; electroluminescenţă, condiţionată de un câmp electric exterior în care este plasată substanţa; catodoluminescenţă şi ionoluminescenţă, excitată de iradierea substanţei cu un fascicul de electroni rapizi şi respectiv cu ioni; triboluminescenţă, determinată de acţiuni mecanice exterioare; chemiluminescenţă, rezultată în urma unor procese chimice.

Durata luminescenţei depăşeşte cu mult perioada medie a undelor de lumină (timpul de emitere este mai mare decât frecvenţa proprie), încât se pierde corelaţia dintre faza şi frecvenţa luminii absorbite şi emise. După durată, luminescenţa se clasifică în fluorescenţă şi fosforescenţă. În cazul fluorescenţei, electronul sub acţiunea sursei de energie exterioară trece de pe nivelul inferior, stabil, al atomului pe un nivel excitat, instabil, iar peste un timp de ordinul 10-8 s trece spontan în starea sa iniţială, emiţând simultan o cuantă de lumină. În cazul fosforescenţei, electronul excitat trece pe un nivel metastabil intermediar, iar după un interval de timp cu mult mai mare de 10-8 s, de până la câteva ore, se întoarce la starea sa fundamentală.

6. Producerea și emisia radiației X. Tubul lui Colidge

Radiația X este de natură electromagnetică, cu lungime de undă de ordinul 10*-10 m. Pentru a produce raza X este necesar ca electronii puternic accelerați să bombardeze un corp metalic. Dispozitivul de bază utilizat în acest scop este tubul lui Cooledge.

Electronii sunt emiși de filamentul catodului încălzit de curentul Ic cu intensitatea de câțiva amperi și accelerați spre anod de o diferență de potențial V de zeci de kV.

7. Radiatia X : de frinare si caracteristica. Spectrele acesor tipuri de radiatii.

Radiatiile X de frinare: cind un electron cu energie cinetica (Ein) trece prin apropierea unui nucleu, sub actiunea fortei de atractie electrostatica, el isi schimba directia si este frinat dind nastere unui foton de raze X. Energia acestui foton este hv=Ein – Eext

In functie de distanta traiectoriei electronilor de la nucleu, energia fotonilor de frinare variaza de la 0 pina la Emax, cind toata energia cinetica a electronului incident este comunicata fotonului X fapt ce explica ca spectrul radiatiei de frinare este continuu. (Acest spectru este utilizat in radiografie si radioscopie)

Radiatiile X caracteristice: cind electronii accelerate puternic patrund in atomii anodului, ei pot smulge electroni de pe nivelele profunde. Locurile ramase libere sunt completate de electronii de pe straturile exterioare, tranzitiile fiind insotite de radiatii X cu lungimi de unda grupate in serii caracteristice atomilor axcitati in anod : Seria K; Seria L; Seria M

Radiatia X formata prin acest mechanism are spectru de linii, caracteristic atomilor anodului, de unde si denumirea raze X caracteristice (utilizat in domeniul stiintific cristalografie)

8. Metode de difractie cu raze X.Utilizarea in cercetarile Biofizicii.

Sa reusit realizarea acestei difractii cu ajutorul cristalului de calcit,unde pe placa fotografica,stabilita la o anumita distanta de la cristal se va inregistra tabloul de interferenta al acestor doua raze.In rezultat difractia pe cristal formeaza un ansamblu de pete luminoase pe fon intunecat. Acest tablou de difractie se numeste lauegrama. Daca distantele (d) dintre planele atomare in cristal este cunoscuta, masurind distantele dintre petele lauegramei, se poate determina lungimea de una a radiatiei incidente. Din evaluarea exacta a unui numar sufficient de valori d pot fi descifrate si structurile spatiale ale diferitor macromolecule biologice, cum ar fi acizii nucleici, proteinele etc. Tot prin aceasta metoda s-a

stability structura triunghiulara a moleculelor de apa si structura bistratului lipidic din membranele celulare.

Sunt alte 2 metode: metoda cu cristal turnat si metoda cu pulberi. In cazul metodei cristal turnat cristalu se deplaseaza astfel incit axele lui principale sa fie

perpendicular pe directia fluxului incident de raze X.Metoda cu pulbere substanta cistalizata se plaseaza sub forma de pulbere in calea razelor X.Fascicolul dispersat va forma diferite conuri a caror axa este paralela cu directia fluxului incident.Daca se deplaseaza o placa fotografica perpendicular pe directia fluxului incident,maximele de difractie vor avea spectrul unor cercuri concentric.