11.Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело.

Тепловое излучение. В нагретых телах часть внутренней энергии вещества может превращаться в энергию излучения. Поэтому нагретые тела являются источниками электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. Это излучение называют тепловым излучением. Энергию , приходящуюся на единичный диапазон частот, называют спектральной испускательной способностью тела илиспектральной плотностью энергетической светимости..Суммарный поток энергии излучения с единицы поверхности тела по всему диапазону частот называется интегральной испускательной способностью тела или его энергетической светимостью.   Рассмотрим поток излучения , который падает на поверхность тела. Если при этом часть этого потока поглощается телом, то поглощательную способность тела на частоте определим как безразмерную величину

характеризующую долю падающего на тело излучения частоты , поглощенную телом. При этом тело, у которого поглощательная способность меньше единицы и одинакова по всему диапазону частот, называют серым телом.

      Особое место в теории теплового излучения занимает абсолютно черное тело. Так Г.Кирхгоф назвал тело, у которого на всех частотах и при любых температурах поглощательная способность равна единице. 

12.Законы теплового излучения абсолютно черного тела. Закон Кирхгофа, Стефана-Больцмана. Законы Вина. Закон Релея-Джинса. «Ультрафиолетовая катастрофа».

Законы теплового излучения абсолютно черного тела Закон Стефана-Больцмана. Экспериментальные (1879 г. Й.Стефан) и теоретические (1884 г. Л.Больцман) исследования позволили доказать важный закон теплового излучения абсолютно черного тела. Этот закон утверждает, что энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры, то есть

           По современным измерениям постоянная Стефана-Больцмана Вт/(м²(К⁴).

Закон смещения Вина. Вин рассматривал задачи об адиабатическом процессе в сосуде с зеркальнымистентенками. В результатеисследованийполучены 2 закона Вина и сформулированазависимость от 1 закон Вина:

Длина максимальной волны, на которую приходится максимальная спектральная плотность, обратно пропорциональна температуре.

2 закон Вина: Максимум спректральной плотности пропорционален 5-й степени температуры: .Закон Кирхгофа. Это означает, что тела, интенсивнее поглощающие излучение какой-либо частоты, будут это излучение интенсивнее и испускать.

     Отношениеиспускательной и поглощательной способностей одинаково для всех тел в природе, включая абсолютно черное тело, и при данной температуре является одной и той же универсальной функцией частоты (длины волны).

      

Закон Релея-Джинса Использовался не ТД метод,а метод статистическойфизики. Равновесноеизлучение в полостирассматривалоськаксовокупность стоячих волн с разными частотами и произвольнойпол.-ции и использовался закон о постепенномраспределененииэнергии по степеням свободы. На каждоеколебание по закону о равномерномраспределенииэнергии по степеням свободыприходится<E>=KT. Было рассчитано,что количество колебаний в этой полости n₀~ν²dν.

При больших частотах: Полностью описать кривую невозможно. Это и называется ультрафиолетовая катастрофа. Отсюда следует, что классическая теория теплового излучения приходит к выводу о том, что при конечных значениях энергии излучения равновесие между веществом и излучением невозможно.