Виды лучистых потоков

Количество энергии, излучаемое поверхностью тела во всем интервале длин волн (от l=0 до l=¥) в единицу времени, называется интегральным (полным) потоком излучения Q (Вт). Излучение, соответствующее узкому интервалу длин волн, называется монохроматическим. Количество энергии, излучаемое единицей поверхности тела в единицу времени, называется излучательной способностью тела Е (Вт/м²) или плотностью интегрального излучения. Излучательная способность тела, отнесенная к определенной волне излучения, называется интенсивностью излучения J (Вт/м³).

Лучистый поток Q, падающий на тело, частично им поглощается Q_A, частично отражается Q_R, частично проходит сквозь тело Q_D (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Схема распределения падающей лучистой энергии

Количество лучистой энергии, падающей на данное тело, можно записать:

Q=Q_A+Q_R+Q_D (4.87)

Разделив обе части равенства на Q и обозначив

Q_A/Q=A, Q_R/Q=R, Q_D/Q=D,

получим

1=A+R+D. (4.88)

Коэффициенты A, R, D характеризуют соответственно поглощательную, отражательную и пропускную (прозрачность) способность тела. В связи с этим они именуются коэффициентами поглощения, отражения и пропускания, которые для различных тел могут изменяться от 0 до 1.

Если А=1, то R=D=0; это означает, что вся падающая лучистая энергия полностью поглощается телом. Такие тела называются абсолютно черными или просто черными.

Если R=1, то A=D=0; это означает, что вся падающая лучистая энергия полностью отражается телом. При этом, если отражение правильное, тела называются зеркальными; если же отражение диффузное, — абсолютно белыми.

Если D=1, то A=R=0; это означает, что вся падающая энергия полностью проходит сквозь тело. Такие тела называются абсолютно прозрачными (проницаемыми) или диатермичными.

В природе абсолютно черных, белых и прозрачных тел не существует; тем не менее понятие о них является очень важным для сравнения с реальными поверхностями.

Если бы тело не испытывало излучение извне, то излучаемая телом энергия представляла бы так называемое собственное излучение Е_соб. Однако практически всегда на рассматриваемое тело падает лучистая энергия Е_пад других тел. В этом случае, если тело частично отражает падающую на него лучистую энергию, то полное излучение тела, называемое эффективным излучением, (рис. 4.7), запишется:

Е_эф=Е_соб+Е_отр=Е_соб+RЕ_пад. (4.89)

Эффективное излучение зависит не только от физических свойств и температуры данного тела, но и физических свойств и температуры окружающих его тел. Кроме того, оно зависит от форм, размеров и относительного расположения тел в пространстве. Вследствие этих факторов физические свойства эффективного и собственного излучения различны.

Рис. 4.7. Классификация потоков излучения

Лучистый теплообмен между телами определяется потоком результирующего излучения. Результирующее излучение представляет собой разность между лучистым потоком, получаемым данным телом, и лучистым потоком, который оно посылает в окружающее его пространство (см. рис. 4.7):

q_рез=Е_соб - Е_погл=Е_соб - АЕ_пад. (4.90)

Результирующий поток излучения может быть величиной положительной, отрицательной и равной нулю (при равновесном излучении).