Наиболее чёрные реальные вещества, например, сажа, поглощают до 99 % падающего излучения в видимом диапазоне длин волн, однако инфракрасное излучение поглощается ими значительно хуже.
Среди тел Солнечной системы свойствами АЧТ в наибольшей степени обладает Солнце.
Излучение нагретого металла в видимом диапазоне
Шкала цветовых температур источников света.
•8000 К — начало видимого темно-красного свечения
раскалённых тел;
•2000 К — свет пламени свечи;
•2360 К — лампа накаливания, вакуумная лампа;
•2800—2854 К — газонаполненные лампы накаливания с
вольфрамовой спиралью;
•3200—3250 К — типичные киносъёмочные лампы;
•5500 К — прямой солнечный дневной свет;
•6500 К — стандартный источник дневного белого света,
близкий к полуденному солнечному свету;
•7500 К — дневной свет, с большой долей рассеянного от
чистого голубого неба;
•10000 К — источник света с «бесконечной температурой»,
используемый в риф-аквариумах (актиничный оттенок голубого цвета).
Серое тело
- тело, для которого коэффициент поглощения меньше 1 и не
зависит от длины волны λ излучения.
Коэффициент поглощения α всех реальных тел зависит от λ (их поглощение селективно), поэтому их можно считать серыми лишь в определенных интервалах длин волн , где α
приблизительно постоянен.
В видимой области спектра
свойствами серого тела обладают уголь (α = 0,80 при 125—625 °С),
угольные нити ламп накаливания
(α = 0,526 при 1040—1405 °С),
сажа (α = 0,94—0,96 при 100—200 °С). Платиновая и висмутовая черни поглощают и
излучают как серое тело в наиболее широком интервале λ — от видимого света до 25—30 мкм (α = 0,93—0,99).
Поверхность тела человека можно считать серым телом с α = 0,9 для ИК области спектра.
Закон Кирхгофа
выражает связь между способностями тела изучать и поглощать энергию
|
|
при одинаковой температуре |
||||||||||||
|
|
отношение спектральной |
|
|
|
|||||||||
|
|
плотности энергетической |
|
|
|
|||||||||
|
|
светимости к |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
монохроматическому |
|
|
|
|||||||||
|
|
коэффициенту поглощения |
|
|
|
|||||||||
|
|
одинаково для всех тел, в том |
||||||||||||
Густав Роберт |
|
числе и для черных. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
r |
|
|
|
|
||||
Кирхгоф |
|
... |
|
|||||||||||
(нем. Gustav Robert |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||
Kirchhof; 1824 - 1887) |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
||||||
— один из великих |
|
|
|
|
|
|
||||||||
физиков XIX века. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или
1) Для всех тел, кроме черных
=> |
|
, т.е. черное тело при T = const является более |
|
|
интенсивным источником излучения |
2) Если |
(тело не поглощает излучение) |
|
=> то и |
(тело не излучает) |
|
Спектр излучения чёрного тела при разных температурах
Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его Т.
Свойства:
1)Спектр сплошной 2)Существует 3)При ↑ Т => ↓
( смещается в область меньших
длин
волн)
4)
S – площадь под кривой
Законы излучения черного тела
Закон Стефана-
дляБольцманачёрного тела
|
|
|
|
|
|
|
R T 4 |
|
5,7 10 8 |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
К |
4 |
|
||
e |
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергетическая светимость черного тела прямо пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры.
для серого тела
Re T 4
Йозеф Стефан (1835 – 1893) австрийский
физик и математик. Член Австрийской академии наук (1865).
Путём измерения теплоотдачи платиновой проволоки при различных температурах установил пропорциональность излучаемой ею энергии четвертой степени абсолютной температуры. Используя эту
закономерность, впервые дал достоверную оценку температуры поверхности Солнца — около 6000 градусов.
Лююдвиг Б льцманою (1844 —1906) австрийский физик-теоретик, основатель статистической механики и молекулярно- кинетической теории. Член Австрийской академии наук, член-корреспондент Петербургской академии наук и ряда других. Ученик Й. Стефана.
Теоретически обосновал закон, известный как закон Стефана — Больцмана.
Закон смещения Вина
Длина волны ,на которую приходится максимум в спектре излучения черного тела , обратно пропорциональна его термодинамической температуре.
b
max T
Вильгельм Вин Выдающийся
учёный-физик
(Германия) b 0,29 10 2 м К (1864 - 1928)
Нобелевская премия по физике (1911)
Цветность чернотельного излучения
Температурный интервал в Кельвинах
до 1000 1000—1500 1500—2000 2000—4000 4000—5500 5500—7000 7000—9000 9000—15000 > 15000
Цвет
Красный
Оранжевый
Жёлтый Бледно – жёлтый
Желтовато – белый Чисто белый Голубовато-белый Бело – голубой Голубой