Тепловое излучение. Закон Кирхгофа

1.

Тепловое
излучение
Закон Кирхгофа

2.

• Когда на тело падает поток излучения Φ0, то часть
потока Φотр будет отражаться обратно, а часть потока
Φпогл поглощаться, превращаясь в тепло.
• Исходя из этого, можно составить уравнение
теплового баланса:
Φ0 =Φотр + Φпогл

3.

Другой вид этого уравнения:
Безразмерное отношение
называется
лучеотражательной или отражательной
способностью тела (или коэффициент отражения).
Безразмерное отношение
называется
лучепоглощательной или поглощательной
способностью тела.

4.

Этим уравнением можно охарактеризовать любое тело
Тело, которое не поглощало бы все лучи и отражало все
лучи называется абсолютно белым телом
Тело, которое поглощало бы все лучи и не отражало все
лучи называется абсолютно черным телом
Тело, поглощательная способность которого меньше
единицы, но одинакова во всем диапазоне частот
называется серым телом

5.

• Наряду с поглощением и отражением падающего
излучения все тела сами способны испускать
электромагнитные волны.
• Все тела состоят из атомов, атомы находятся в
непрерывном движении, в процессе этого движения
электроны в атомах испытывают ускорение и
излучают, такое излучение называют тепловым.
Другими словами, свечение тел при их нагревании есть
тепловое излучение тела.

6.

• Главной особенностью теплового излучения является
равновесный характер.
• Тепловое излучение — единственный вид излучения,
которое может находиться в термодинамическом
равновесии с веществом и само быть при этом в
состоянии термодинамического равновесия.

7.

• Основной количественной характеристикой
излучения тела является лучеиспускательная
способность еТ, - это энергия, испускаемая единицей
поверхности тела за единицу времени при
температуре тела Т. Эта энергия уносится
электромагнитными волнами всего интервала длин
волн, поэтому полная лучеиспускательная
способность находится как интеграл:

8.

• Так как процесс излучения и поглощения энергии
связан с колебаниями зарядов, то лучепоглощательная
и лучеиспускательная способности связаны между
собой. В 1860 г. Кирхгоф, исходя из
термодинамических представлений, нашел эту связь.
Оказалось, что
Закон Кирхгофа

9.

• Отношение лучеиспускательной способности к
поглощательной способности для любых тел при
одинаковой температуре Т и для одной и той же
длины волны λ одинаково и не зависит от природы
этих тел.
• Это отношение является универсальной функцией
длины волны и температуры и равно
лучеиспускательной способности абсолютно
черного тела Eλ,T.

10.

• Поскольку для абсолютно черного тела а=1, а для
других тел а<1, то излучение, которое тело
поглощает, испускается сильнее.
• В качестве примера абсолютно черного тела можно
привести Солнце, сажу или черный бархат
(поглощают около 99%, отражают 1%).
• Для экспериментальных исследований пользуются
следующей моделью. Если взять сферу из любого
материала и проделать маленькое отверстие, то луч,
который попадет туда, прежде чем выйти, испытает
многократные отражения. Поэтому при выходе он
будет иметь почти нулевую интенсивность, т. е.
отверстие поглотило почти всю энергию как
абсолютно черное тело.

11.

Спасибо за внимание!