Основные характеристики теплового излучения

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒

Основные характеристики теплового излучения

Энергетическая светимость тела – энергия , испускаемой телом за время и с площади поверхности  по всем направлениям и по всему спектру частот:

,     .

Спектральная плотность энергетической светимости –функция частоты и температуры ,характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн) и определяет испускательную способность тела в определенном диапазоне частот при определенной температуре. Функция является плотностью энергетической светимости и математически определяется через энергетическую светимость  в диапазоне частот :

.

Или по-другому её интеграл по всему спектру равен энергетической светимости: , или .

Связь спектральных плотностей и  дается формулой:

.

Здесь  – скорость света, длина волны.

Поглощающая способность тела – функция частоты и температуры , показывающая какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело , поглощается телом в области частот вблизи :

Основные законы теплового излучения

Закон Кирхгофа. Величины и могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако согласно закону излучения Кирхгофа отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты и температуры:

.                                               (К)

По определению, абсолютно чёрное тело поглощает всё падающее на него излучение, то есть для него . Поэтому функция совпадает с излучательной способностью абсолютно чёрного тела и является универсальной функцией, вид которой определяется формулой Планка:

                                   (П1)

Здесь используются фундаментальные физические постоянные:  – скорость света,  – постоянные Больцмана и Планка. При выводе этой формулы Планк использовал гипотезу о том, что существует для определенной частоты минимальная энергия фотона, которая вычисляется по формуле, которая то же носит его имя:

                                                                  (П2).

Закон Стефана-Больцмана для абсолютно черного утверждает, энергетическая светимость тела не зависит от окружающих тел, а зависит только от температуры тела в четвертой степени:

                                              (С-Б).

Здесь  – постоянная Стефана-Больцмана, найденная экспериментально. Формула Планка (П1) позволяла выразить через фундаментальные постоянные экспериментально найденную константу .

Зависимости спектральной плотности энергии абсолютно черного тела от длины волны для различных температур.

Для не абсолютно черного тела используется закон Стефана-Больцмана с поправочным коэффициентом , называемым коэффициентом черноты или серостью тела: .

Для полированного алюминия - ε=0,04 – 0,06; асфальта - ε=0,93; сажи - ε=0,96.

Для серии распределений существует закономерность: экспериментально установленный закон Вина: м·К.

Для каждой кривой на рисунке температура Т и принимают свои разные значения, однако их произведение остается постоянным для всех кривых.

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов