ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Тепловое излучение- это электромагнитное излучение, присущее всем телам, имеющим температуру Т > 0 К.
Уильям Гершель
(1738 – 1822)
выдающийся английский астроном немецкого
происхождения. Известен как первооткрыватель планеты Уран и
теплового излучения.
Медаль Копли (1781)
Открытие инфракрасного излучения произведено в ходе изящного эксперимента: расщепив солнечный свет призмой, Гершель поместил термометр сразу за красной полосой видимого спектра и показал, что температура повышается, а следовательно, на термометр воздействует световое излучение, не доступное человеческому взгляду.
Тепловое излучение возникает за счет энергии колебательного и вращательного движения атомов и молекул вещества.
Свойства равновесного теплового излучения
Однородность (плотность потока энергии одинакова)
Изотропность (равновероятность распространения во всех направлениях)
Излучение неполяризованно (напряженности 
электрического и магнитного полей изменяются
хаотически)
Тепловое излучение -
единственный вид равновесного излучения.
Количество излучаемой и поглощающей телом энергии одинаково.
Если равновесие нарушается, то возникают термодинамические процессы, возвращающие систему в состояние равновесия.
Например:
Тело начинает излучать больше, чем поглощать
Внутренняя энергия ↓ и Т↓
Излучаемая энергия
Процесс↓ идет до восстановления равновесия
Характеристики теплового излучения
1.Поток излучения Ф – средняя мощность излучения за время, много большее периода световых колебаний.
[Вт]
2. Энергетическая светимость R - поток излучения,
испускаемый 1м2 поверхности тела.
R ~ от природы тела, температуры, состояния поверхности, длины волны излучения.
3. Спектральная плотность энергетической светимости
-отношение энергетической светимости узкого участка спектра dRλ к ширине этого участка dλ.
Энергетическая светимость тела в пределах длин волн от λ1 до λ2:
Спектр излучения – зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны: rλ = f(λ)
Полная энергетическая светимость тела
4. Коэффициент поглощения ɑ
-отношение поглощенного телом потока излучения к падающему на него потоку.
ɑ характеризует способность тела поглощать энергию.
Монохроматический коэффициент поглощения
0 ≤ |
≤ |
1 |
|
ɑ ~ от природы вещества, длины волны излучения, температуры, состояния поверхности.
Абсолютно черное тело – тело, для которого коэффициент поглощения ɑ = 1 и не зависит от длины волны излучения.
ɑ
1
ɑ = const
Термин был введён Густавом Кирхгофом в 1862 году.
Абсолютно черное тело поглощает все излучение любых длин волн, падающее на него.
Для абсолютно черного тела |
(спектральная |
плотность энергетической светимости) |
|
Абсолютно чёрное тело (АЧТ) — физическая абстракция. Тело поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражает.
Модель абсолютно черного тела – замкнутая полость с теплонепроницаемой оболочкой, в которой имеется отверстие (диаметр отверстия ≤ 0,1 диаметра полости).
Луч света, многократно отражаясь от стенок полости, не выходит за ее пределы.
В организме человека зрачок глаза описывается моделью АЧТ.
Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет.
Спектр излучения чёрного тела при T=const
|
|
2 hc2 |
1 |
|
Макс Планк |
5 |
exp[hc /(kT )] 1 |
||
(1858 —1947) |
|
|
||
— выдающийся немецкий физик.
Как основатель квантовой теории предопределил основное направление развития физики начала XX века.