26. Равновесное тепловое излучение. Законы Кирхгофа и Стефана-Больцмана. Тепловизор.

Нагретое тело излучает в окружающее пространство электромагнитную волну – тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с самим телом. К тепловому излучению, как материальному объекту, применимы законы макроскопической термодинамики. Наряду с испусканием энергии, тело поглощает энергию излучения, идущего извне и падающего на его поверхность.

Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона:

Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:

где   - степень черноты (для всех веществ  , для абсолютно черного тела  ). При помощи закона Планка для излучения, постоянную   можно определить как

где   — постоянная Планка,   — постоянная Больцмана,   — скорость света.

Численное значение   Дж·с⁻¹·м⁻² · К⁻⁴.

27. Спектр излучения абсолютно черного тела и гипотеза Планка. Закон Вина.

Абсолютно чёрное тело — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой. Гипотеза Планка: Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела в зависимости от температуры и частоты определяется законом Планка:

где   — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в единичном интервале частот в перпендикулярном направлении на единицу телесного угла (размерность в СИ: Дж·с⁻¹·м⁻²·Гц⁻¹·ср⁻¹).

Первый закон излучения Вина

В 1893 году Вильгельм Вин, воспользовавшись, помимо классической термодинамики, электромагнитной теорией света, вывел следующую формулу (для все частот):

• 

где u_ν — плотность энергии излучения,

ν — частота излучения,

T — температура излучающего тела,

f — функция, зависящая только от частоты и температуры. 

В 1896 году Вин на основе дополнительных предположений вывел второй закон (для высоких частот, малых длин волн):

где C₁, C₂ — константы.