2Тепловое излучение. Законы Вина. Закон Стефана-Больцмана. Пирометрия.
Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светятся. Свечение тел обусловленное нагреванием, называется тепловым (температурным) излучением.
Тепловое излучение – электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии излучающего тела и зависящая только от температуры и оптических свойств тела.
Монохроматический коэфиициент поглощения (а) – спектральная характеристика поглощения электромагнитных волн
А=1, абсолютно черное тело
Серое тело – коэффициент поглощения одинаков для всех частот и зависит от температуры материалы и состояния поверхности (не зависит от частоты).
Согласно закону Стефана — Больцмана, Rе = όT4, т. е. энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры; о — постоянная Стефана— Больцмана, ее экспериментальное значение равно 5,67 • 10-8 Вт/(м2К1).
Закон Стефана—Больцмана, определяя зависимость R(излучательная способность абсолютно черных тел) от температуры,не дает ответа относительно спектрального состава излучения черного тела.
Немецкий физик В. Вин (1864-1928), опираясь на законы термо- и электродинамики, установил зависимость длины волны lmax, соответствующей максимуму функции rl,T от температуры Т. Согласно закону смещения Вина,
т. е. длина волны lmax, соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости rl,T черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре, b - постоянная Вина; ее экспериментальное значение равно 2,9×10-3 м×К. Выражение (199.2) потому называют законом смещения Вина, что оно показывает смещение положения максимума функции rl,T по мере возрастания' температуры в область коротких длин волн. Закон Вина объясняет, почему при понижении температуры нагретых тел в их спектре все сильнее преобладает длинноволновое излучение (например, переход белого каления в красное при остывании металла).
Законы теплового излучения используются для измерения температуры раскаленных и самосветящихся тел (например, звезд). Методы измерения высоких температур, использующие зависимость спектральной плотности энергетической светимости или интегральной энергетической светимости тел от температуры, называются оптической пирометрией. Приборы для измерения температуры нагретых тел по интенсивности их теплового излучения в оптическом диапазоне спектра называются пирометрами. В зависимости от того, какой закон теплового излучения используется при измерении температуры тел, различают радиационную, цветовую и яркостную температуры.
Билет 22
1 Формула Вульфа-Брегга
2 Ультрафиолетовая катастрофа. Теория излучения Планка
1 Формула Вульфа-Брегга
Они предположили, что дифракция рентгеновского излучения является результатом его отражения от системы параллельных кристаллографических плоскостей (плоскостей, в которых лежат узлы (атомы) кристаллической решетки).
Представим кристаллы в виде совокупности параллельных кристаллографических плоскостей (рис. 264), отстоящих друг от друга на расстоянии d.
Пучок параллельных монохроматических рентгеновских лучей (1, 2,3) возбуждает атомы кристаллической решетки, которые становятся источниками когерентных вторичных волн 1”,2',3”, интерферирующих между собой. В целом это явление можно рассматривать как отражение рентгеновских лучей от кристаллических плоскостей а1,а2,а3, которые характеризуются межплоскостным расстоянием d. Интереференция (усл. Максимума) будет когда для отраженных (рассеянных) лучей 1”2”3” разность хода ∆=СВ+ВD равно целому числу, чилу длин полуволн
СВ+BD=dsin0
∆=2dsin0=2ml/2=ml
