ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ

⇐ ПредыдущаяСтр 34 из 51Следующая ⇒

Тепловым излучением называют электромагнитное излучение, которое происходит за счет внутренней энергии тела. Тепловое излучение атомов и молекул возникает при их тепловом движении. Столкновение двух атомов приводит к передаче энергии от одного атома к другому. Атом, поглощая энергию, переходит в возбужденное состояние, в котором находится в течение времени порядка 10^-⁸с. Возвращаясь в нормальное состояние, атом излучает квант энергии.

Характеристики теплового излучения

1. Поток излучения Φ показывает энергию, излучаемую телом за единицу времени

или

Единица измерения потока излучения в СИ: [Ф] = 1Дж/с = 1 Вт.

2. Энергетическая светимость (интегральная или испускательная способность) показывает энергию, которую тело излучает с единицы площади в единицу времени

R _э = .

Единица измерения энергетической светимости в СИ: [R_э] = 1 Вт/м².

Энергетическая светимость зависит от температуры тела.

3. Спектральная плотность энергетической светимости показывает энергию, излучаемую телом с единицы площади за единицу времени в единичном интервале частот

Спектральная плотность энергетической светимости зависит от температуры тела и частоты излучения. Единица измерения в СИ: [r_ν] = 1 Дж/м². Спектральную плотность энергетической светимости можно выразить и через длину волны. В этом случае спектральная плотность энергетической светимости показывает энергию, излучаемую телом с единицы площади за единицу времени в единичном интервале длин волн, и зависит от температуры тела и длины волны

Единица измерения в СИ: [r_λ] = 1 Вт/м³.

Энергетическую светимость можно связать со спектральной плотностью энергетической светимости

R_э=

или

R_э= .

4. Коэффициент поглощения (спектральная поглощательная способность) тела равен отношению поглощенной телом энергии к падающей на него энергии

= W_погл/ W_пад_.

или

= dW_погл/ dW_пад.

Коэффициент поглощения зависит от температуры тела и длины волны излучения или от частоты, поэтому можно записать

W_погл/ W_пад.

Очевидно, что коэффициент поглощения принимает значения от нуля до единицы

Тело, поглощающее всю падающую на него энергию, называется абсолютно черным телом

Модель Кирхгофа для абсолютно черного тела: сфера с зеркальными внутренними стенками и малым отверстием (рис. 17.1.1). Если диаметр отверстия меньше 0,1 диаметра сферы, то поглощенное электромагнитное излучение из отверстия не выходит. Например, днем открытые окна домов кажутся черными, хотя в комнатах светло благодаря отражению света от стен комнаты. При нагревании сферы она может излучать. Абсолютно черных тел в природе нет, но черный бархат, сажа, платиновая чернь и др. в некотором интервале длин волн по своим свойствам похожи на абсолютно черное тело.

Тело называется серым, если коэффициент поглощения постоянен и меньше единицы. Коэффициент поглощения произвольного тела является функцией от частоты (длины волны).

Электромагнитное излучение называется равновесным, если наблюдается в изолированной системе при постоянной температуре.

Для равновесного излучениявыполняется закон Кирхгофа (1859): отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности одинаково для всех тел, не зависит от природы тел и является универсальной функцией от частоты (длины волны) и температуры

здесь - спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела.

Из закона Кирхгофа следует, что для любого тела можно записать выражение

получаем

Для всех тел, кроме абсолютно черного тела, выполняется неравенство

Сравнивая две последние формулы, получаем

или .

Вывод: абсолютно черное тело излучает больше, чем др. тела при прочих равных условиях.

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 188; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 29 30 31 32 333435 36 37 38 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!