атм / 03_СолнОптика
.pdf
Спектр (набор длин) ЭМВ очень широк
¬Видимый человеком диапазон длин волн укладывается всего в 1/3 мкм от 0.4 до 0.76 мкм (1 мкм=10-6 м)
¬Почему так мало? Волны, короче 0.4 мкм – вредны (ультрафиолет). А волны, длиннее 0.76 мкм, возбуждаются даже тепловым излучением человеческого тела т.е. создавали бы большой шум при восприятии.
Иметь представление!
¬ Фотон света рассеивается,
когда его захватывает частица и затем излучает с той же длиной волны
¬ Частицы больше, чем длина
волны света могут рассеивать свет через три процесса:
¬ (1) дифракция, ¬ (2) преломление, ¬ (3)фазовый сдвиг.
|
¬ Кроме того они могут |
|
поглощать фотоны света и |
|
преобразовывать их |
Длины волн основных цветов |
внутреннюю энергию молекул. |
|
Иметь представление!
¬Различные типы молекул захватывают фотоны разных цветов.
¬Мы видим только те цвета, фотоны которых не захватывают фотоны вещества , т.е поверхность тела их отражает.
¬Например, молекулы хлорофилла в листьях захватывают фотоны
красного и синего цвета и позволяют "зеленым" фотонам пройти свободно сквозь лист.
Мы видим отраженные волны.
Если видно белое, то все волны отражаются одинаково.
Если виден цвет, то тело пропускает длины волн этого цвета
Обобщение:
¬Тепловое излучение -- это электромагнитное
излучение, которое возникает вследствие хаотического теплового движения молекул и атомов, вследствие которого излучаются ЭМ волны разных длин.
¬Основные законы излучения::
• Закон Кирхгофа
• Закон Планка
• Закон Вина
• Закон Стефана--Больцмана 
Законы излучения 1
--закон Кирхгофа
¬Кирхгоф совершил интеллектуальный прорыв, догадавшись, что если атом излучает свет какой-либо частоты, он обязательно способен и поглощать столько же света этой частоты от более нагретого тела.
¬Он ввел понятие «абсолютно черное тело»
¬Излучение абсолютно черного тела с длиной волны λ – это максимально
возможное излучение тела при данной
температуре Т. 
¬ Его обозначаем Bλ(Т)
Законы излучения 2 -- закон Планка
М.Планк определил теоретически вид функции 
интенсивности монохроматического излучения черного тела Bλ(TT) в зависимости от длины волны λ и
температуры
Закон излучения 3 -- закон Вина
¬Длина волны, в области которой черное тело излучает
максимальную энергию зависит от температуры и
определяется по формуле
¬ λM=C/T, C=2897,6 мк/0К
Закон излучения 4 – закон Стефана-- Больтцмана
Плотность потока излучения абсолютно черного тела B(T
интегралом по всем длинам волн Bλ(TT) и вычисляется по формуле закона Стефана--Больцмана ::
B((T) = π ∫ Bλ((TT))Dλ = σ T4 = σ0 (T//Tσ))4
Значения постоянных:
σ =2π5 K4/(15C2H3) = 5,67 10-8 Вт/(м2К4),
или σ0 = 1 Вт/м2, Tσ = (1/ σ))¼= 64.8 К.
Закон Стефана--Больцмана справедлив для излучения тела как целого, не зависимо от его размеров.. 
Требование -- тело должно находиться в лучистом равновесии и иметь одинаковую температуру всех частей 
Солнце можно считать черным телом ( В☼= σТ☼4 )
Для солнца по закону Вина из длины волны максимума следует, что Т≈5890оК
По закону Стефана-- Больцмана
Т ≈ 6080оК ¬ Принимают 
Т☼=5900оК
Солнечная постоянная – поток солнечной энергии на 1 м2 за 1 с на орбиту Земли
Излучение с поверхности солнца не изменяется, распространяясь в космосе.
От поверхности солнца уходит 4πA2 σТ 4 (а=0,7 млн. км) На сферу, находящуюся на расстоянии Земли от Солнца приходит
4 π R2σТR4 = 4 π R2 I0 ((R=150 млн.км)
Если I0 -- плотность потока излучения солнца на каждый 1м2 орбиты Земли – солнечная постоянная,
Тогда : 4 π A2 σТ 4 = 4 π R2 I0
I0 = (A/ R)2 σТ 4 = (0.7/150)2 (5900/64.8)4 ≈ 1400
вт/м2 