Интегральная и спектральная излучательность связаны соотношением

Тепловое излучение и его характеристики

Любое тело при температуре выше 0 К является источником теплового излучения.. При высоких температурах тела светятся.

Тепловое излучение — это равновесное излучение: в единицу времени тело поглощает столько же энергии, сколько и излучает.

Если в единицу времени тело больше излучает, чем поглощает (или наоборот), то температура тела начнет понижаться (или повышаться).

1. Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плотность r_υ.Т. энергетической светимости(излучательности)тела — мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот (или длин волн) единичной ширины:

где d — энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу времени (мощность излучения) с единицы площади поверхности тела в интервале частот от n до n+dn.

Единица спектральной плотности энергетической светимости (R_n,T) —(Дж/м²).

2. Интегральная излучательность (энергетическая светимость) R_T– мощность электромагнитного излучения, испускаемого с единицы поверхности тела во всем диапазоне частот (или длин волн).

Интегральная и спектральная излучательность связаны соотношением

На рис. показана плотность распределения спектральной излучательности r_ν,Т тела, нагретого до температуры Тпо частотам (в диапазоне от n =0 до n = ∞)

Такой же вид будет иметь и график зависимости спектральной излучательности r_λ,Т от длины волны λ.

3. Спектральная поглощательная способность тела a_{υ, T} - это безразмерная величина, показывающая, какую долю энергии падающего излучения в интервале частот от ν до ( ν+dν) тело поглощает

4. Абсолютно черным телом (а.ч.т.), называется тело, способное поглощать полностью при любой температуре все падающее на него излучение любой частоты.

Следовательно, спектральная поглощательная способность абсолютно черного тела для всех частот и температур тождественно равна единице:

Абсолютно черных тел в природе нет, однако такие тела, как сажа, платиновая чернь, черный бархат и некоторые другие, в определенном интервале частот по своим свойствам близки к ним.

Идеальной моделью черного тела является замкнутая полость с небольшим отвер­стием О, внутренняя поверхность которой зачернена (рис.). Луч света, попавший внутрь такой полости, испытывает многократные отражения от стенок, в результате чего интенсивность вышедшего излучения оказывается практически равной нулю.

При размере отверстия, меньшего 0,1 диаметра полости, пада­ющее излучение всех частот полностью поглощается. Вследствие этого открытые окна домов со стороны улицы кажутся черными, хотя внутри комнат достаточно светло из-за отражения света от стен.

Наряду с понятием черного тела используют понятие серого тела — тела, поглощательная способность которого меньше единицы, но одинакова для всех частот и зави­сит только от температуры, материала и состояния поверхности тела. Таким образом, для серого тела =A_T = const<l.

Исследование теплового излучения сыграло важную роль в создании квантовой теории света, поэтому необходимо рассмотреть законы, которым оно подчиняется.