Закон излучения Кирхгофа
Закон излучения Кирхгофа — физический закон, установленный немецким физиком Кирхгофом в 1859 году.
В современной формулировке закон звучит следующим образом:
Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.
Известно,
что при падении электромагнитного
излучения на некоторое тело часть его
отражается, часть поглощается и часть
может пропускаться. Доля поглощаемого
излучения на данной частоте
называется поглощательной
способностью тела
.
С другой стороны, каждое нагретое
тело излучает
энергию по
некоторому закону
,
именуемым излучательной
способностью тела.
Величины и могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако согласно закону излучения Кирхгофа отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры:
.
По
определению, абсолютно
чёрное тело поглощает
всё падающее на него излучение, то есть
для него
.
Поэтому функция
совпадает
с излучательной способностью абсолютно
чёрного тела, описываемой законом
Стефана — Больцмана,
вследствие чего излучательная способность
любого тела может быть найдена исходя
лишь из его поглощательной способности.
Реальные тела имеют поглощательную способность меньше единицы, а значит, и меньшую чем у абсолютно чёрного тела излучательную способность. Тела, поглощательная способность которых не зависит от частоты, называются серыми. Их спектр имеет такой же вид, как и у абсолютно чёрного тела. В общем же случае поглощательная способность тел зависит от частоты и температуры, и их спектр может существенно отличаться от спектра абсолютно чёрного тела. Изучение излучательной способности разных поверхностей впервые было проведено шотландским учёным Лесли при помощи его же изобретения — куба Лесли.
Применения закона Кирхгофа
В астрофизике закон Кирхгофа часто применяется в следующем виде:
,
где
— коэффициент
излучения (энергия,
излучаемая единичным объёмом в единичном
интервале частот в единичный телесный
угол за
единицу времени);
— коэффициент
поглощения с
учётом вынужденного испускания (
,
где
—
плотность вещества, а
и
—
соответственно непрозрачность и
эффективная длина пробега фотонов для
частоты
);
—
интенсивность излучения абсолютно
чёрного тела.
Закон Кирхгофа справедлив только для случаев теплового равновесия. Однако, его часто применяют и для неравновесных систем, когда излучение не находится в равновесии с веществом и его распределение по частотам существенно отличается от планковского. При этом часто (но не всегда) предположение о термодинамическом равновесии между частицами излучающего вещества оказывается хорошим приближением. Степень отклонения от закона Кирхгофа может служить мерой отличия излучения космических объектов от теплового.
Данные взяты с официального сайта ru.wikipedia.org
Тепловое излучение: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
Закон Стефана-Больцмана:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%A1%D1%82%D0%B5%D1%84%D0%B0%D0%BD%D0%B0_%E2%80%94_%D0%91%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%86%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0
Закон излучения Кирхгофа:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%9A%D0%B8%D1%80%D1%85%D0%B3%D0%BE%D1%84%D0%B0
