Самым распространенным типом излучения является свечение тел, обусловленное их нагреванием. Этот вид излучения называется тепловым (или температурным)
Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул в-ва и оно свойственно всем телам при температуре выше 0˚
Тепловое излучение характеризуется сплошным спектром, положение max которого зависит от температуры. При высоких температурах излучаются короткие эл. магн. волны (видимые и ультрафиолетом) При низких, преимущественно инфракрасные.
Окружили излучаемое тело непроницаемой оболочкой с идеальной отражающей поверхностью
Рис. 3
Излучение от тела отражается оболочкой и вновь попадает на тело с течением времени, в результате непрерывного обмена между телом и оболочкой наступит равновесие, т.е. тело в 1 времени будет поглощать столько же энергии, сколько и излучать. Эксперименты показывают, что единственным видом излучения, которое может находиться в равновесии с излучающими телами, т.е. будет равновесным, является тепловое излучение. Все остальные виды излучения, объединенные под общим названием люминесценция являются неравновесными.
|
|
теплового излучения быть равновесным обусловлена тем, что интенсивность излучения возрастает при повышении температуры и убывает, когда температура убывает.
Пусть равновесие нарушено и тело излучает энергии больше, чем поглощает, тогда внутренняя энергия тела уменьшается, что приводит к понижению температуры тела и следовательно к уменьшению количества излучаемой энергии. Температура тела будет понижаться до тех пор, пока количество излучаемой телом энергии не станет равной количеству поглощаемой энергии.
К равновесным состояниям и процессам применимы законы термодинамики следовательно и тепловое излучение подчиняется им.
Количество энергии, которое испускается с 1 поверхности излучающего тела в 1 времени по всем направлениям в пределах телесного угла 2π называется энергетической светимостью.
R=W/ST dR= Rυ,т dυ
Величина(коэффициент проницаемости) Rυ,т называется спектральной плоскостью энергетической светимости(испускательной способности тела)-это мощность излучения с 1 поверхности в интервале частот единичной ширины. Опыт показывает, что Rυ,т есть функция частоты и температуры. Зная испускаемую способность можно расчитать энергетическую светимость
∞
R= ∫ Rυ,т dυ
|
|
|
|
Рис. 4
Способность тел поглощать падающее на них излучение характеризуется поглощательной способностью.
Аυ,т = dWпог / dW
Является функцией частоты и температуры. Видно, что Аυ,т ≤1
Если Аυ,т =1, то тело полность поглощает все упавшее на него из0лучение всех частот и температур. Такое тело называется абсолютно черным
Если Аυ,т < 1, то тело называется серым
Если Аυ,т = 0, то тело называется белым
Абсолюто черных тел в природе нет, однако сажа, черный бархат и др. в определенной интервале частот близки к нему. Моделью абсолютно черного тела является замкнутая поверхность с маленьким отверстием внутренняя поверхность которого зачернена
Рис. 5
Излучение, проникающее внутрь через отверстие, прежде чем выйти наружу претерпевает многократное отражение. При каждом отражении часть энергии поглощается и в результате практически все излучение любой частотв поглощается. По той же причине внутренность комнаты в солнечный день при рассмотрении через открытое окно кажется темной.