17 Абсолютно черное тело

Все твердые тела в природе условно можно разбить на 3 группы: 1) белые тела ρ=1, а=0 (отражают, но не поглощают). 2) абсолютно черные тела ρ=0, a=1 (поглощают, но не отражают), ρ = коэффициент отражения, а – коэффициент поглощения. 3) серые тела 0<ρ<1, 0<a<1 (и поглощают и отражают). Абсолютно черных тел (АЧТ) в природе не существует. Приближена – черная сажа (на 99% поглощает), черная фотобумага (на 95% поглощает). Хорошей моделью является полость отверстия, стенки которого выполнены из любого материала, а отношение d отверстия к диаметру полости 1:100. Излучение, попадающее на отверстие полости, прежде чемвыйти из нее, испытает многократное отражение от стенокполости. При каждом отражении большая чать энергиипоглощается стенками полости так, что интенсивностьизлучения вышедшего света ≈ 0. Получается, что отверстие полностью поглощает световую волну. Закон кирхгофа формулируется иначе. Отношение излучательной способности тела х его поглощательной способности для всех тел есть одна и та же универсальная функция от λ и T, равная излучательной способности серого тела при той же температуре. r (с индексом λ) / a (инд. λ) = f (λ, T) = r (инд. λ) (в).

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ В СПЕКТРЕ ИЗЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА

Определить спектральный состав излучения АЧТ можно спомощью модели АЧТ. Если модель поместить в печь, температуру которой можно определить мощность излучения d(c.2)Ф(с инд. λ)=r (инд. λ) ∆λ dS. В различных пектральных интервалах и отношение излучательной способности в различных спектральных интервалах. r (инд. λ1) (в) / r (инд. λ2) (в) = d(c.2)Ф(инд.λ1) ∆λ2 / d(c.2)Ф(инд.λ2) ∆λ1. Особенности этих зависимостей: 1) спектр излучения АЧТ сплошной, непрерывный. 2) для каждой температурысуществует максимум излучательнойспособности, положение которого приувеличении температуры смещается всторону коротких длин волн. 3) Излучательная способность со стороны коротких длин волн убывается более резко, чем со стороны длинных волн.

Законы излучения ачт

1) Закон Стевана Больцмана Rэ=δT(c.4); δ=5,71*10(c.-8) Вт/м(с.2)K(с.4) – постоянная стефана-больцмана. Энергетическая светимость тела пропорцианальна 4-ой степени абсолютной температуры. 2) 1-й закон Вина (закон смещения Вина): λmax=b’/T, b’=2,9*10(c.-3)м*К. Длинна волны, на которую приходится максимум излучательной способности, обратно пропорциональна абсолютной температуре. 3) 2-й закон Вина

r (инд. λ) (c.max) (в) = b” T(c.5); b”=1,3*10(c.-5) Вт/м(с.3)*К(с.5). Максимум излучательной способности АЧТ пропорционален 5-ой степени абсолютной

18 Тепловое излучение. Э Рис. 1. То испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тел.

Остальные излучения (свечения) за счет любого вида энергии, кроме внутренней (тепловой), называется люминесценцией. Химилюминесценция, электролюминесценция, катодолюминесценция, фотолюминесценция.

Тепловое излучение происходит при любой температуре. При невысоких температурах излучаются лишь инфракрасные волны. На рис.1 излучающее тело окружили оболочкой с идеально отражающей поверхностью (r – коэффициент отражения равен 1). Происходит непрерывный обмен между телом и заполняющим оболочку излучением. Излучение равновесное – то есть распределение энергии между телом и излучением остается неизменным.

Единственное тепловое излучение может находиться в равновесии с излучающим телом, это обусловлено тем, что его интенсивность возрастает при повышении температуры.