Закон Кирхгофа

Если взять замкнутую систему тел с разными температурами, то постепенно температуры всех тел выровняются. Равновесие может быть достигнуто за счёт только теплового излучения.

Тела с большей t остынут с меньшей t нагреются (за счёт поглощения)

Когда будет достигнуто равновесие, то количество поглощений и излучений в единицу времени станет одинаковым.

Из опыта было установлено, что тела с большей испускательной способностью должны и больше поглощать.

===…

- не зависит от природы тела, а является универсальной функцией частоты излучения(длинны волны) и температуры тел.

Модель абсолютно чёрного тела

Под абсолютно твердым телом подразумевается тело, способное поглощать всякое падающее на него излучение, не отражая и не пропуская его.

У этой сферы при любой t есть собственное тепловое излучение, излучение выходящее из отверстия с большей степенью точности похоже на излучение абсолютно чёрного тела.

Луч света, падающий в полость, испытывает многократное отражение от стенок полости. При каждом отражении от стенок происходит частично поглощение энергии. В результате, независимо от материала стенок, интенсивность вышедшего излучения оказывается во много раз меньше падающего первичного луча.

Развивая теорию теплового излучения, Д.Релей(1900 г.) и Д.Джинс (1905 г.) предложили рассмотреть каждую стоячую электромагнитную волну как объект с двумя степенями свободы, одна из которых - электрическая, а другая - магнитная.

Согласно классической теореме о равномерном распределении энергии по степеням свободы, в состоянии термодинамического равновесия на каждую степень свободы системы приходится в среднем энергия, равная , где Дж/К - постоянная Больцмана. Поэтому для равновесного теплового излучения при температуре на каждую стоячую электромагнитную волну частоты приходится в среднем энергия . В этом случае получаем . Полученную формулу для спектральной плотности энергии равновесного теплового излучения можно преобразовать к формуле Рэлея –Джинса для испускательной способности абсолютно черного тела: . Формула Рэлея-Джинса достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными об излучении абсолютно черного тела в области малых частот или больших длин волн и резко расходится с опытом для больших частот или малых длин волн излучения. Кроме того, интегрируя по всем частотам, мы получаем бесконечные значения для интегральной плотности энергии равновесного теплового излучения и для энергетической светимости абсолютно черного тела . Действительно . Отсюда следует, что классическая теория теплового излучения приходит к выводу о том, что при конечных значениях энергии излучения равновесие между веществом и излучением невозможно. Этот вывод противоречит опыту.

Логичное объяснение удалось найти благодаря гипотезе Планка. Планк предположил, что энергия веществом излучается не непрерывно, а порциями (квантами): E=hν. В результате теоретическая функция полностью совпала с экспериментальной. h=6,22*.

Поскольку энергия внутри вещества распределена статически, случайно

~exp(-) ~exp (-)

Дата добавления: 2014-01-04