Общие сведения. Тепловым (или температурным) излучением называется электромагнитное излучение

Тепловым (или температурным) излучением называется электромагнитное излучение, испускаемое телами за счет их внутренней энергии, т.е. за счет движения атомов и молекул вещества. Оно свойственно всем телам при любой температуре выше нуля Кельвина.

Для количественной оценки теплового излучения вводятся следующие характеристики:

1) Энергетическая светимость или полная излучательная способность R_Т – это энергия W, излучаемая с единицы площади поверхности S излучаемого тела по всем направлениям за единицу времени t при данной температуре Т:

. (1)

2) Спектральная излучательная способность или спектральная плотность энергетической светимости R_lТ - это количество энергии dW, в узком интервале длин волн от l до l+dl, испускаемой за единицу времени по всем направлениям с единицы площади поверхности S тела, имеющего температуру Т:

. (2)

3) Спектральная поглощательная способность A_l,Т – величина, показывающая, какая часть энергии излучения с длиной волны l, достигающая за единицу времени площади поверхности тела, имеющего температуру Т, поглощается им (коэффициент поглощения):

. (3)

В теории теплового излучения вводится понятие – абсолютно черное тело – тело, которое полностью поглощает весь падающий на него поток излучения. Коэффициент поглощения абсолютно черного тела равен единице. В природе абсолютно черных тел нет, наиболее близким приближением к абсолютно черному телу является модель в виде непрозрачного сосуда сферической формы, стенки которого имеют одинаковую температуру.

Экспериментально установлено несколько законов теплового излучения:

1) Закон Кирхгофа. Отношение излучательной способности R_lТ тел к их поглощательной способности A_lТ не зависит от природы тел, а зависит от температуры тел и от длины волны излучения и равно излучательной способности абсолютно черного тела r(l, Т):

. (4)

Рисунок 1 Спектр излучения абсолютно черного тела

Энергетической светимостью R_T абсолютно черного тела называется количество энергии, излучаемой с единицы площади за единицу времени для всех длин волн:

. (5)

2) Закон Стефана-Больцмана.Энергетическая светимость абсолютно черного тела прямо пропорциональна четвертой степени термодинамической температуры

(6)

где s = 5,67×10^-8 Вт×м^-2×К^-4 – постоянная Стефана-Больцмана.

3) Закон Вина (закон смещения). Длина волны на которую приходится максимум излучательной способности, обратно пропорциональна термодинамической температуре абсолютно черного тела:

(7)

где b₁ = 2,9×10^{-3 м} ×К.

Дата добавления: 2015-10-24