29. Тепловое излучение.

Тепловым излучением называется излучение нагретых тел. Все тела обладают тепловым излучением. Основная особенность теплового излучения – равновесность (тепловое излучение – это единственное равновесное излучение). Это означает, что количество излученной энергии и количество поглощенной в замкнутой системе равны.все остальные виды излучений наз. люминисценциями.

Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии излучающего тела и зависящее только от температуры и оптических свойств этого тела

Основные характеристики.

Энергетическая светимость

Спектральная плотность энергетической светимости.

Энергетическая светимость – это количество энергии испускаемой с единицы площади за единицу времени. R(T)=d²W/(dSdT);(Вт/м²)

Спектральная плотность энергетической светимости – это количество тепловой энергии испускаемой с единичной поверхности в единицу времени в интервале частот отдо+d.

r(λ,T)=d²W/(dSdtdλ)=dR/dλ (Вт/м²м)

R=

Закон Кирхгофа: отношение спектральной плотности энергетической светимости к поглащательной способности при данной длине волны и температуре есть универсальная функция.

r(λ,T)^arT= r(λ,T)/ a(λ,T)

Закон Стефана – Больцмана: энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинаической температуры

R⁰_э=σT⁴

Закон Вина: частота, соответствующая максимальному значению энергетической светимости черного тела, прямо пропорциональна его термодинамической температуре.

b₁=_m /T, где b₁ - постоянная величина.

Абсолютно черное тело – это тело , если оно при любой температуре полностью поглощает всю энергию падающих на него электромагнитных волн независимо от их частоты, поляризации и направления распространения.

Модель а.ч.т. – это полость с отверстием больших размеров произвольной формы с теплоизолированными стенками и зеркальной внутренней поверхностью. Отверстие является а.ч.т. Свет попадает в отверстие , многократно отражаясь внутри полости. Вероятность выхода луча0.Отверстие излучает энергию в виде тепла.

30. Излучение черного тела. Формулы Релея-Джинса, Вина, Планка для теплов. излучения черного тела. Вывод формулы Планка.

Тело называется абсолютно черным (абс.ч.т.), если его поглощательная способность для излучения всех частот. Тогда,. Поэтому равновесное излучение наз. также черным излучением. Т.к., а равновесное излучение изотропно, то излучательная способность абс.ч.т. одинаково по всем направлениям. Распределение энергии в спектре абс.ч.т.(рис.1).

Ф-ла Релея-Джинса: .

Ф-лы Вина: 1) , где. 2), где.

Ф-ла Планка: .

Вывод ф-лы Планка. Он исходил из того, что т.к. тепловое излучение равновесно, то в любой момент времени, достаточно большой по сравнению с атомными временами () число атомов испускания должно быть = числу атомов поглощения. Первоначально теорию излучения создал Эйнштейн. Она заключается в след.: атом излуч. и поглощает только, если переходит с одного энергетического уровня на другой.(рис.)

1 переход - вынужденное поглощение. Вероятность этого перехода - коэффиц. поглощения Эйнштейна. Интенсивность поглощения:, где-заселенность энерг.ур 1,-плотность светового потока. Переход со 2 на 1ур.-спонтанное излучение. Вероятность:. Интенсивность излучения:.

2 переход - вынужденное издучение. Вероятность: . Интенсивность:. Вынужденный фотон абсолютно когерентен.

- условие равновесия.

.

1. Пусть .

2. Следовательно, . - ф-ла Планка.