Тепловое излучение презентация

Тепловое излучение − единственный вид излучения, кото-рый является равновесным. Все другие виды излучений (например, различные виды люминесценции) – нерав-новесные, т.к. требуют постоянного подвода энергии.

Поток излучения Ф − это энергия, излучаемая
нагретым телом со всей поверхности в единицу
времени:

Энергетическая светимость RT – это энергия, излучаемая
в единицу времени с единицы площади поверхности нагрето-го тела во всем интервале длин волн ( 0 < λ < ∞ ):

(или )

Связь между и : .

Энергетическая светимость является интегральной харак-
теристикой теплового излучения, а излучательная способ-
ность – его спектральной характеристикой.

Тело, поглощающее при любой температуре все падающее на него излучение любой длины волны, называется абсолютно черным:

Тело, для которого поглощательная способность одинакова для всех длин волн и зависит только от температуры, называется серым:

Модель замкнутой полости с малым отверстием бесконечно близка к абсолютно черному телу, т.к. проникшее внутрь излучение любой длины волны вследствие многократных отражений и поглощений практически полностью поглоща-ется стенками полости.
Пример: внутренность комнаты в яркий солнечный день при
наблюдении с улицы через открытое окно кажется темной.

Поскольку для абсолютно черного тела , то

Таким образом, универсальная функция Кирхгофа есть
излучательная способность абсолютно черного тела.

Следствия из закона Кирхгофа

Энергетическая светимость любого тела всегда меньше
энергетической светимости абсолютно черного тела при
той же температуре.
2. Если тело не поглощает энергию в некотором диапазоне
длин волн, то оно и не излучает ее в этом диапазоне.

Густав Кирхгоф
(1824 – 1887)

– степень черноты (отношение энер-
гетических светимостей серого и
абсолютно черного тел при темпе-
ратуре Т).

Анализ спектра излучения абсо-лютно черного тела позволяет
сделать выводы:
спектр излучения является
сплошным и имеет характер-ный максимум;
максимум спектральных кри-
вых с увеличением Т возрастает
и смещается влево.

– постоянная Стефана-Больцмана.

Людвиг Больцман
(1844 – 1906)

Йозеф Стефан
(1835 – 1893)

Для серого тела:

– постоянная Вина.

Вильгельм Вин
(1864 – 1928)

– формула Рэлея – Джинса
(вытекает из закона о равномер-
ном распределении энергии по
степеням свободы молекул).

Этот результат был на-
зван «ультрафиолетовой
катастрофой».

Квантовая гипотеза М.Планка (1900 г.): атомные осциллято-
ры излучают энергию не непрерывно, а определенными пор-
циями (квантами), энергия которых пропорциональна часто-
те излучения.

h – постоянная Планка, h = 

Квантовая гипотеза М.Планка положила начало физике микромира (квантовой физике), законы которой отличны
от законов классической физики И.Ньютона-Д.Максвелла.

Макс Планк
(1858 – 1947)

Формула Планка блестяще согласуется с экспериментами
при любых частотах (длинах волн).

При (энергия кванта много меньше энергии теп-
лового движения) имеем:

2) закон смещения Вина

Метод последовательных приближений:

отсюда:

, где