Законы теплового излучения

Закон Кирхгофа

Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; оно является для всех тел универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры.

- универсальная формула Кирхгофа (спектральная плотность энергетической светимости черного тела); - спектральная плотность энергетической светимости; - спектральная поглощательная способность]

Рис.5.1.3 Объяснение свечения накаленных тел по закону Кирхгофа

Темные места разрисованного фарфора (рис.а) при накаливании излучают сильнее (рис.б). Согласно закону Кирхгофа, тело, сильнее поглощающее, сильнее и излучает, если сравнение происходит при одинаковой температуре (отдельные части фарфора нагреты до одинаковой температуры).

Следствия из закона Кирхгофа:

1. Спектральная энергетическая светимость АЧТ является универсальной функцией длины волны и температуры тела.

2. Спектральная энергетическая светимость АЧТ наибольшая.

3. Спектральная энергетическая светимость произвольного тела равна произведению его коэффициента поглощения на спектральную энергетическую светимость абсолютно черного тела.

4. Любое тело при данной температуре излучает волны той же длины волны, которое оно поглощает при данной температуре.

Энергетическая светимость тела может быть выражена в виде:

тогда:

энергетическая светимость серого тела:

и энергетическая светимость черного тела:

Т.е. зависит только от температуры.

Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.

К концу 90-х годов XIX века были выполнены тщательные экспериментальные измерения спектрального распределения излучения абсолютно черного тела, которые показали, что при каждом значении температуры T зависимость r (λ, T) имеет ярко выраженный максимум. С увеличением температуры максимум смещается в область коротких длин волн, причем произведение температуры T на длину волны λm, соответствующую максимуму, остается постоянным.