Тепловое излучение

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

ГЛАВА 18. КВАНТОВАЯ ОПТИКА

Тепловым излучением называют излучение электромагнитных волн за счет внутренней энергии. Если расход энергии на тепловое излучение не восполняется за счет подвода к телу теплоты, то его температура понижается, а тепловое излучение уменьшается.

В теплоизолированной системе температура тела остается постоянной за счет термодинамического равновесия между тепловым излучением и телом. В этом случае тело получает от поглощаемого излучения в единицу времени столько же энергии, сколько само излучает. Такое тепловое излучение называют равновесным.

Спектральной характеристикой равновесного теплового излучения тела является спектральная плотность энергетической светимости:

(71.1)

где — энергия теплового излучения, испускаемого за единицу времени с единицы площади поверхности тела в интервале частот от ν до ν + d ν.

Спектральной характеристикой поглощения равновесного теплового излучения телом служит коэффициент поглощения

(71.2)

где — часто энергии dW теплового излучения, падающего в единицу времени на единицу площади поверхности тела в интервале частот от ν до ν + d ν, которая поглощается теплом.

Опыт показывает, что r _ν и a _ν зависят от частоты ν излучения, температуры тела, его химического состава и состояния поверхности.

Тело, у которого , называют черным.

Обозначим спектральную плотность энергетической светимости черного тела через . зависит только от частоты ν излучения и температуры T тела.

Моделью черного тела может служить небольшое отверстие в непрозрачной стенке замкнутой полости (рис. 71.1). Луч света, попадая через отверстие в полость, многократно отражается о стенку полости. При каждом отражении происходит частичное поглощение энергии света стенкой. Поэто му интенсивность вышедшего из отверстия света во много раз меньше интенсивности света, вошедшего в отверстие.

Рассмотренная модель черного тела позволяет понять, почему окна домов днем кажутся черными, хотя в комнатах светло из-за отражения дневного света от стен. Из реальных тел черными можно назвать сажу и черный бархат. У них .

Рис. 71.1

Дата добавления: 2014-11-29