Основные понятия и определения Характеристики излучения, падающего на тело

Поток излучения , Вт, падающий на поверхность тела, разделяется на поглощенную часть , отражённую и проходящую сквозь тело : .

Используем обозначения:

– поглощательная способность тела;

– отражательная способность тела;

– пропускательная способность тела.

По определению, .

Замечание. Обозначения связаны с латинскими словами “absorptio” – “поглощение”, “reflexio” – “отражение” и “diatherme” – “пропускать жар (в смысле тепловое излучение)”.

Если вся падающая энергия поглощается, тело называется абсолютно черным, для него .

Если тело отражает всю энергию, то оно называется абсолютно белым, . Если при этом отражение по законам геометрической оптики, то тело зеркальное.

Большинство твердых и жидких(!) тел не пропускает тепловое излучение, то есть они являются непрозрачными, . Поглощение падающего излучения происходит у них в тонком слое у поверхности.

Если же тело пропускает всю энергию, то тело диатермичное (абсолютно прозрачное), .

Необходимо помнить, что идеальных абсолютно черных, белых, диатермичных тел в реальности не бывает, но некоторые могут быть близки к ним. Кроме того, здесь речь идет о свойствах относительно теплового излучения, они могут отличаться от свойств для видимого света.

Величины зависят от природы тела, состояния поверхности, температуры тела. Также они часто сильно зависят от длин волн падающего на тело излучения (частоты). Как известно, поток излучения обычно содержит лучи разных длин волн. Характеристики для данного потока излучения в целом называются интегральными.

Излучение, соответствующее узкому интервалу длин волн (скажем, от до ) называется монохроматическим (или спектральным). Соответственно, характеристики для такого излучения – спектральными, они далее помечаются индексом _ :

.

Поглощение в полупрозрачных, то есть при , телах (средах) носит объёмный характер.

Характеристики потока, излучаемого телом.

Процессы излучения также могут иметь объёмный или поверхностный характер. Объёмное излучение – из полупрозрачных тел. Из непрозрачных тел в окружающее пространство попадает лучистая энергия только из поверхностного слоя.

Излучение непрозрачных тел оценивается поверхностной плотностью потока излучения , ,

, (Л1)

где – поток излучения, испускаемый по всем направлениям во всех длинах волн элементом поверхности . Спектральная плотность потока излучения с длиной волны обозначается , :

, (Л2)

где – поток излучения, испускаемый элементом поверхности в диапазоне волн от до . То есть

. (Л3)

По разным направлениям энергия может излучаться неодинаково.

Законы теплообмена излучением

В данных законах рассматривается идеализированное абсолютно чёрное тело. Характеристики для излучения абсолютно чёрного тела в вакууме помечаются индексом ₀ .

Замечание. В полную формулировку законов может входить показатель преломления среды , для вакуума . Для газов обычно отличается от единицы на тысячные и десятитысячные, и этим отличием в практических расчётах можно пренебрегать. Так как в теплообмене из прозрачных сред приходится иметь дело почти исключительно с газами, то в формулы не включают, а под прозрачными средами имеют в виду среды с – вакуум и газы. Но для более плотных сред показатель преломления нужно учитывать.