18 Тепловое излучение. З-н Кирхгофа

Свечение тел, обусловл нагреванием –теплов (темпер) излучение. Теплов излуче­ние соверш за счет энергии тепло­в движ атомов и молекул в-ва и свойственно всем телам при темпер выше 0 К. Теплов излучение хар-р сплошн спектром, полож макс кот зависит от темпер. При высок темпер излучаются короткие (видимые и УФ) ЭМ волны, при низких — преимущ длинные (инфракрасн).

Теплов излучение — практически единствен вид излучения, кот может быть равновесным.

Количествен хар-тикой теплов излучения служит спектральн плот­ность энергетич светимости тела — мощность излучения с еди­ницы площади поверхности тела в интервале частот единичн ширины:

где d — энергия ЭМ излучения, испускаем за един време­ни (мощность излучения) с един площади поверхности тела в

Способность тел поглощать падающ на них излучение характер спект­ральной поглощательной способностью

Наряду с понятием черного тела использ понят серого тела — тела, поглощательн способность кот меньше 1, но одинакова для всех частот и зави­сит только от темпер, материала и состояния поверхноститела. Для серого тела =AT = const<l.

Кирхгоф установил количествен связь между спектральн плотностью энергетич светимости и спектральной поглощат способностью тел. Отношение спектральн плотности энергетическ светимости к спектральн поглощательной способности не зависит от природы тела; оно явл для всех тел универсальн ф-цией частоты (длины волны) и температуры (закон Кирхгофа):

Универсальн ф-ция Кирхгофа r,T есть не что иное, как спектраль плотность энергетич светимости черного тела.

Из з-на Кирхгофа следует, что спектральн плотность энергетич светимо­сти люб тела в люб обл спектра всегда меньше спектральн плотности энергетич светимости черн тела . З-н Кирхгофа описывает только теплов излучение, явл настолько харак­тер для него, что может служ надежн критерием для опред природы излучения.

19 З-н Стефана-Больцмана

Абсол черное тело-тело,кот при люб темпер полностью поглощ ЭМ волны люб частот(сажа, черный бархат, платинов чернь).

Из з-на Кирхгофа следует, что спектральн плотность энергетическ светимости черного тела явл универсальное ф-цией, поэтому нахождение ее явн зависимости от частоты и темпер явл важной зад теории тепло­в излучения.

Стефан и Больцман реш эту зад лишь частично, установив зависимость энергетич светимости R_e от тем­пер. По з-ну Стефана — Больцмана,

т.е. энергетич светимость черного тела пропорциональна 4 степени его термодинамич темпер;  — постоян Стефана — Больцмана: ее экспери­мент знач равно 5,6710^–8 Вт/(м²  К⁴).

З-н Стефана — Больцмана, определяя зависимость R_е от темпер, не дает ответа относит спектрального состава излуч черного тела. Из эксперимен­т кривых зависимости ф-ции r_,T от длины волны  при различн температ следует, что распред энергии в спектре черн тела явл неравномерн. Все кривые имеют явно выраж макс, кот по мере повыш темпер смещ в сторону более коротк волн. Площадь, ограничен кривой зависимостиr_,T от  и осью абсцисс, пропорциональна энер­гетич светимости R_e черн тела и по з-ну Стефана-Больц­мана 4 степени температ.