62. Тепловое излучение, его свойства и основные характеристики. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина для теплового излучения. Абсолютно черное тело.

Тепловое излучение. З-ны теплового излучения. Проблема теплового излучения абсолютно черного тела.

Тепловое излучение – эл/магн излучения, обусловленные внутренней энергией тела и зависящие от температуры и оптич св-в тела

Абсолютно черное тело - тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение независимо от направления падающего излучения, его спектрального состава и поляризации, ничего не отражая и не пропуская. Моделью может служить почти замкнутая полость (сфера) с небольшим отверстием.

Количественной х-кой теплового излучения – спектральная плотность энергетической светимости (излучательность) тела – мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины

- физ смысл излучательности (Вт/м2) Единица спектральной плотности энергетической светимости (R_,T) — джоуль на метр в квадрате (Дж/м²).

интегральная энергетическая светимость - интегральная энергетическая светимость

спектральная поглощательная способность:

З-н Кирхгофа: отношение испускательной способности к его поглощательной способности не зависит от природы тела и равно испускательной способности абсолютно черного тела при тех же значениях температуры и частоты.

Физический смысл: Тело поглащает эл/магн волны преимущественно в том интервале, в к-ом само их испускает

З-н Стефана- Больцмана: энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры. Вт/м2 К4

З-н смещения Вина: длина волны, соотв-ая макс значению спектральной плотности энергетической светимости черного тела, обратно пропорциональна его термодинамич температуры

мК

Тело, способное поглощать полностью при любой температуре все падающее на него излучение любой частоты, называется черным. Следовательно, спектральная поглощательная способность черного тела для всех частот и температур тождественно равна единице ().

63. Проблема излучения абсолютно черного тела (ультрафиолетовая катастрофа). Квантовая гипотеза и формула Планка.

Ультрафиоле́товая катастро́фа — физический термин, описывающий парадокс классической физики, состоящий в том, что полная мощность теплового излучениялюбого нагретого тела должна быть бесконечной. Название парадокс получил из-за того, что спектральная плотность энергии излучения должна была неограниченно расти по мере сокращения длины волны.

По сути этот парадокс показал если не внутреннюю противоречивость классической физики, то во всяком случае крайне резкое (абсурдное) расхождение с элементарными наблюдениями и экспериментом.

Так как это не согласуется с экспериментальным наблюдением, в конце XIX века возникали трудности в описании фотометрических характеристик тел.

Проблема была решена при помощи квантовой теории излучения Макса Планка в 1900 году. Квантовая гипотеза и формула Планка.

Гипотеза Планка: вещ-во не может испускать энергию излучения иначе как конечными порциями (квантами), пропорциональными частоте этого излучения

Энергия кванта равна

Формула Планка: