Тепловое излучение. Количественные характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело.

Тепловое излучение – испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тела.

Происходит при любой температуре тела и имеет сплошной спектр, положение максимума которого зависит от температуры вещества.

Тепловое излучение может быть равновесным.

Равновесное излучение – процесс, в котором распределение энергии между телом и излучением остается неизменным для каждой длины волны.

Единственным видом равновесного излучения является тепловое. Если тело А начинает излучать больше, чем поглощает, то тело начинает терять внутреннюю энергию и температура тела (как мера внутренней энергии) начнет падать, что уменьшит количество излучаемой энергии. Температура тела будет падать до тех пор, пока количество излучаемой энергии не станет равным количеству энергии, поглощаемой телом. Таким образом, наступит равновесное состояние.

	Свойства равновесного излучения: зависит только от температуры тела, которая определяет его спектральный состав и интенсивность; не зависит от материала излучающего тела и его формы; однородно, изотропно, неполяризовано. Остальные виды излучения, возбуждаемые за счет любого вида энергии, кроме внутренней, называются люминесценцией. Люминесцентное излучение всегда неравновесно.
Рисунок 1.

1. 1. 1. Количественные характеристики излучения.

Интегральные характеристики: т.е. просуммированы по всем частотам () или длинам () электромагнитных волн.

Энергетическая светимость поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела по всем направлениям, т.е. в телесный угол.

Размерность: ==или.

Плотность энергии излучения .энергия, содержащаяся в единице объема пространства.

Размерность: =или.

Спектральные характеристики теплового излучения:

Испускательная способность тела или спектральная плотность энергетической светимости

где - поток энергии, испускаемый единицей поверхности в интервале частот от до(или- поток энергии, испускаемый единицей поверхности в интервале длин волн отдо).

Размерность: []==илии

Связь: 

При этом связь между испускательной способностью и энергетической светимостью:

Спектральная плотность энергииизлучения

где - энергия в единице объема, определяемая частотным интервалом от до .

Связь: 

Размерность: и.

Излучение можно характеризовать вместо частоты длиной волны .

Поглощательной способностью называется безразмерная величина , определяемая как отношение части потока энергии в интервале частот, поглощенного телом, к падающему потоку энергии в том же интервале частот.

По определению .

Все твердые тела в природе условно можно разбить на 3 группы: 

1) белые тела ρ=1, а=0 (отражают, но не поглощают).

2) абсолютно черные тела ρ=0,a=1 (поглощают, но не отражают), 

3) серые тела 0<ρ<1, 0<a<1 (и поглощают и отражают).

 [ρ = коэффициент отражения, а – коэффициент поглощения]. 

Абсолютно черное тело. Тело, полностью поглощающее упавшее на него излучение всех частот, называется абсолютно черным, .

Абсолютно черных тел не бывает в природе. Приближена – черная сажа и платиновая чернь(на 99% поглощает), черная фотобумага (на 95% поглощает).

Хорошей моделью является полость отверстия, стенки которого выполнены из любого материала, а    отношение dотверстия к диаметру полости 1:100. Излучение, попадающее на отверстие полости, прежде чем выйти из нее, испытает многократное отражение от стенок полости. При каждом отражении большая чать энергии поглощается стенками полости так, что интенсивность излучения вышедшего света ≈ 0. Получается, что отверстие полностью поглощает световую волну.