Спектральный состав Солнечной радиации . Основыные законы излучения ( Стефана-Больцмана , Вина , Реллея , Бугера )
Спектральный состав Солнечной радиации
1. УФ – лучи практически не достигают земной поверхности, поглощаясь озоновым слоем. Негативно влияют на рост растений.
2. ИК – лучи по биологическому действию подразделяют на две группы:
а) ближнее ИК – излучение (λ до 4мкм ). Эти лучи невидимы и дают тепло. Они активно поглощаются водой, содержащейся в растениях, и ускоряют их рост и развитие.
б) дальнее ИК – излучение (λ более 4 мкм). Также невидимы, дают тепло, но не оказывают существенного влияния на растения.
3. Видимая часть спектра состоит из цветных лучей, в совокупности дающих белый цвет.
В диапазоне от 0,38 до 0,71 мкм находится ФАР – это часть солнечной радиации, которая поглощается растениями и используется в процессе фотосинтеза.
Известно, что наиболее интенсивно растения поглощают сине-фиолетовые и красно-оранжевые лучи, меньше – желто-зеленые.
Для того, чтобы образование органических веществ, в процессе фотосинтеза, превышало распад органических веществ в процессе дыхания,необходимо, чтобы освещенность, создаваемая солнечным излучением, была выше определенного значения, называемого компенсационной точкой. Если освещенность выше этой точки, происходит накопление органических веществ. Для светолюбивых растений компенсационная точка ≈ 20 – 35 Вт/м2, у теневыносливых она меньше (до 15 Вт/м2
Закон Стефана — Больцмана
Основная статья: Закон Стефана — Больцмана
|
|
|
Общая энергия теплового излучения определяется законом Стефана — Больцмана, который гласит:
Мощность излучения абсолютно чёрного тела (интегральная мощность по всему спектру), приходящаяся на единицу площади поверхности, прямо пропорциональна четвёртой степени температуры тела:
где j — мощность на единицу площади излучающей поверхности, а
Закон смещения Вина
Зависимость мощности излучения чёрного тела от длины волны
Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:
где T — температура в кельвинах, а 
— длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.
Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).
Видимый цвет абсолютно чёрных тел с разной температурой представлен на диаграмме.
Закон Рэлея — Джинса
Основная статья: закон Рэлея — Джинса
Попытка описать излучение абсолютно чёрного тела исходя из классических принципов термодинамики и электродинамики приводит к закону Рэлея — Джинса:
|
|
|
Эта формула предполагает квадратичное возрастание спектральной плотности излучения в зависимости от его частоты. На практике такой закон означал бы невозможность термодинамического равновесия между веществом и излучением, поскольку согласно ему вся тепловая энергия должна была бы перейти в энергию излучения коротковолновой области спектра. Такое гипотетическое явление было названо ультрафиолетовой катастрофой.
Тем не менее закон излучения Рэлея — Джинса справедлив для длинноволновой области спектра и адекватно описывает характер излучения. Объяснить факт такого соответствия можно лишь при использовании квантово-механического подхода, согласно которому излучение происходит дискретно. Исходя из квантовых законов можно получить формулу Планка, которая будет совпадать с формулой Рэлея — Джинса при 
.
Этот факт является прекрасной иллюстрацией действия принципа соответствия, согласно которому новая физическая теория должна объяснять всё то, что была в состоянии объяснить старая.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 477; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!