Правило Прево. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина

При тепловом равновесии выполняется правило Прево: если два тела поглощают разные количества энергии, то и излучение у них должно быть различным. Так, нагревая кристалл кварца и кусок стали до высокой температуры, наблюдаем яркое каление стали, кристалл же кварца совсем не светится. Таким образом, обнаруживается большая способность к излучению тел, хорошо поглощающих. 

Тогда закон Кирхгофа запишется в следующем виде:

1. Тепловое излучение является равновесным - сколько энергии излучается телом, столь ее им и поглощается. Для трех тел, находящихся в замкнутой полости можно записать:

2. Указанное соотношение будет верным и тогда, когда одно из тел будет АЧ:

 Т.к. для АЧТ  α_λT=1

т.е. отношение излучательной способности тела к его поглощательной способности является одинаковым для всех тел. Это закон Кирхгофа: отношение спектральной плотности энергетической светимости тела к его монохроматическому коэффициенту поглощения (при определенной температуре и для определенной длины волны) не зависит от природы тела и равно для всех тел спектральной плотности энергетической светимости при тех же самых температуре и длине волны. 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.

 ε(λ,T)=rλТ  - физический смысл универсальной функции Кирхгофа - универсальная функция Кирхгофа - испускательная способность абсолютно черного тела. 

Систематическое изучение спектров ряда элементов позволило Кирхгофу и Бунзену установить однозначную связь между спектрами поглощения и излучения газов и индивидуальностью соответствующих атомов. Так был предложен спектральный анализ, с помощью которого можно выявить вещества, концентрация которых составляет 0,1*10-9

Закон Вина

Изучение распределения светимости для разных длин волн при разных температурах (рис 4) дало следующие результаты:

1. Спектр излучения сплошной 

2.Излучательная способность резче уменьшается в сторону коротких волн 

3.Максимум излучательной способности с ростом температуры  смещается в сторону более коротких волн.
4. Площадь, ограниченная каждой кривой и осью абсцисс, определяет полную энергию, испускаемую единицей поверхности за единицу времени, т.е. Rэ .

Тщательное количественное исследование кривых позволило установить соотношение 

  названное законом смещения Вина: 

длина волны λmax, на которую приходиться максимум излучательной способности rλ , обратно пропорциональна его абсолютной температуре. По современным данным, постоянная Вина b = 2,898·10^-3м·К.

Но все эти законы чисто эмпирические,следствия обобщения опытных данных, теоретическое обоснование было дано Планком.