39. Тепловое излучение и его характеристики

Электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии тела и зависящее от температуры и оптических свойств этого тела, называется тепловым излучением.

Характер теплового излуч-а)мощность излучения или поток излучения Ф=dW/dt,В. б)интегральная излучательность R_т=ф\s в) r_λT- спектральная плотность излучательности это энергия, излучаемая телом с единичной площади, в единицу времени в единичном интервале длин волн вблизи данной длины волны λ

Равновесное тепловое излучение – когда тепловое излучение находится в термодинамическом равновесии с веществом. Абсолютно черное тело — это физическая абстракция (модель), под которой понимают тело, полностью поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение( .

40. Закон кирхгофа

Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; оно является для всех тел универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры:

Для черного тела А^ч_v,T ≡ 1, поэтому из закона Кирхгофа (см. (198.1)) вытекает, что R_v,T для черного тела равна r_v,T. Таким образом, универсальная функция Кирхгофа r_v,T есть не что иное, как спектральная плотность энергетической светимости черного тела. Следовательно, согласно закону Кирхгофа, для всех тел отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности равно спектральной плотности энергетической светимости черного тела при той же температуре и частоте.

Из закона Кирхгофа следует, что спектральная плотность энергетической светимости любого тела в любой области спектра всегда меньше спектральной плотности энергетической светимости черного тела (при тех же значениях Т и v), так как А_v,T < 1 и поэтому R_v,T < r_v,T. Кроме того, из (198.1) вытекает, что если тело при данной температуре T не поглощает электромагнитные волны в интервале частот от v до v+dv, то оно их в этом интервале частот при температуре T и не излучает, так как при А_v,T = 0 R_v,T = 0.

Для серого тела

— энергетическая светимость черного тела (зависит только от температуры).

41. Законы стефана — больцмана и смещения вина

Стефана — больцмана, т. Е. Энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры;  — постоянная стефана — больцмана: ее экспериментальное значение равно 5,6710^-8 вт/(м² к⁴).

Вина, т. е. длина волны l_max, соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости r_l,T черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре, b — постоянная Вина; ее экспериментальное значение равно 2,910^-3 мК. Выражение потому называют законом смещения Вина, что оно показывает смещение положения максимума функции r_l,T по мере возрастания' температуры в область коротких длин волн.

ЗАКОН РЭЛЕЯ — ДЖИНСА: E(ν,T)= предпол квадратичное возраст спектральной плотности излучения в за-сти от его частоты. На практике закон означал бы невозмож-сть термодинам-кого равно-сия между веществом и излучением, поскольку согласно ему вся тепловая энергия должна была бы перейти в энергию излучения волновой области спектра.

Такое явление было названо ультрафиолетовой катастрофой. Формула Планка- ε=hν= ,R_v,T= - распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела по частотам ν где c – скорость света, h – постоянная Планка, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура. По теории Планка, энергия кванта E прямо пропорциональна частоте.