Тема 14. Термодинамика излучения.
Абсолютно черное тело.
Распределение Планка.
— спектральная плотность объемной
плотности энергии равновесного излучения
при температуре T, k
— постоянная Больцмана.
Закон Кирхгофа.
I
— интенсивность света или плотность
потока энергии (энергия в единицу времени
через единицу площади).
,
где
— спектр света или спектральная плотность
интенсивности света или спектральная
плотность плотности потока энергии
(энергия в единицу времени через единицу
площади и в единичном интервале частот).
Об интенсивности говорят только тогда, когда свет идет только в одном направлении. В случае равновесного излучения при температуре T свет через площадку идет в телесный угол 2π в каждом из двух направлений.
Для
абсолютно черного тела, сколько энергии
падает столько и излучается. Вместо
спектра
для направленного излучения для излучения
во все стороны вводят
— испускательную способность поверхности,
которая для абсолютно черного тела
равна (как и
)
спектральной плотности плотности потока
энергии.
— для абсолютно черного тела.
Если
тело не абсолютно черное, то можно ввести
— безразмерный коэффициент поглощения
поверхности (энергетический).
По
закону Кирхгофа отношение испускательной
способности к коэффициенту поглощения
не зависит от свойств поверхности,
зависит только от частоты света и
температуры поверхности. Как позднее
было показано Планком
.
Закон Стефана-Больцмана.
При термодинамическом равновесии излучения при температуре T:
,
где
— плотность потока энергии,
— постоянная Стефана-Больцмана.
Закон смещения Вина.
и 
=> 
Назовем
величину такую, что
при
.
Тогда
— закон смещения Вина, где
— константа.
Интерферометр Фабри-Перо.
Пусть
— амплитуда падающей световой волны,
и
— амплитудные коэффициенты пропускания
двух зеркал,
и
— амплитудные коэффициенты отражения
этих зеркал,
— расстояние между зеркалами, тогда
амплитуда прошедшей световой волны
А интенсивность прошедшей волны, как квадрат амплитуды равна
Литература.
1. Е. И. Бутиков. Оптика. — М.: Высшая школа. 1986. 512с.
2. М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. — М.: Наука. 1970. 856с.
3. Г. С. Ландсберг. Оптика.