Тепловое излучение и его характеристика

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.