Квантовые свойства света. Тепловое излучение

Известно, что нагретые до достаточно высоких температур тела светятся. Однако оказалось, что и менее нагретые тела (точнее все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля) излучают электромагнитные волны, правда основная часть этих волн - невидимые инфракрасные лучи. Это излучение, называемое тепловым, образуется в результате ускоренного теплового движения ионизированных атомов и молекул вещества (т.е. за счёт внутренней энергии тел). Тепловое излучение имеет сплошной частотный спектр (т.е. состоит из "смеси" электромагнитных волн с любыми частотами n=J¤l), положение максимума которого зависит от температуры тела. При высоких Ттело излучает преимущественно короткие (по ) видимые и ультрафиолетовые электромагнитные волны, при низких Т- волны с большими l (инфракрасные). Заметим, что видимое и ультрафиолетовое излучение обусловлено преимущественно сменой орбит вращения электронов в атомах вещества (т.е. релаксацией атомов).

Для описания законов излучения тел введены следующие понятия:

а) излучательная способность тела, т.е. суммарная энергия всех электромагнитных волн, излучаемых телом за 1 секунду: , где - интенсивность излучения тела на данной l, S-площадь поверхности тела;

б) поглощательная способность тела, т.е. суммарная энергия всех электромагнитных волн, поглощаемых телом за 1 секунду: , где - интенсивность поглощённого телом излучения на данной l;

в) Абсолютно чёрное тело (АЧТ) - воображаемое тело, поглощающее при любой температуре всю падающую на него лучистую энергию. Для АЧТ . К АЧТ близка сажа, чёрный бархат. Идеальной моделью АЧТ является отверстие (зрачок), ведущее в замкнутую полость, внутренняя поверхность которой зачернена. Опыт показывает, что при размере отверстия, меньше 0,1 диаметра полости, падающее излучение всех частот практически полностью поглощается. Вследствие этого кажутся чёрными: зрачки глаз, открытые окна домов, наблюдаемые со стороны улицы (хотя внутри комнат достаточно светло из-за отражения света от стен).