Тепловое излучение.

Тепловым излучением называется излучение нагретых тел. Все тела обладают тепловым излучением. Основная особенность теплового излучения – равновесность (тепловое излучение – это единственное равновесное излучение). Это означает, что количество излученной энергии и количество поглощенной в замкнутой системе равны.все остальные виды излучений наз. люминисценциями.

Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии излучающего тела и зависящее только от температуры и оптических свойств этого тела

Основные характеристики.

Энергетическая светимость

Спектральная плотность энергетической светимости.

Энергетическая светимость – это количество энергии испускаемой с единицы площади за единицу времени. R(T)=d2W/(dSdT);(Вт/м2)

Спектральная плотность энергетической светимости – это количество тепловой энергии испускаемой с единичной поверхности в единицу времени в интервале частот отдо +d.

r(λ,T)=d2W/(dSdtdλ)=dR/dλ (Вт/м2м)

R=

Закон Кирхгофа: отношение спектральной плотности энергетической светимости к поглащательной способности при данной длине волны и температуре есть универсальная функция.

r(λ,T)arT= r(λ,T)/ a(λ,T)

 

Закон Стефана – Больцмана: энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинаической температуры

R0э=σT4

Закон Вина: частота, соответствующая максимальному значению энергетической светимости черного тела, прямо пропорциональна его термодинамической температуре.

b1=m /T, где b1 - постоянная величина.

Абсолютно черное тело – это тело , если оно при любой температуре полностью поглощает всю энергию падающих на него электромагнитных волн независимо от их частоты, поляризации и направления распространения.

 
 

 

 


Модель а.ч.т. – это полость с отверстием больших размеров произвольной формы с теплоизолированными стенками и зеркальной внутренней поверхностью. Отверстие является а.ч.т. Свет попадает в отверстие , многократно отражаясь внутри полости. Вероятность выхода луча0.Отверстие излучает энергию в виде тепла.

30. Излучение черного тела. Формулы Релея-Джинса, Вина, Планка для теплов. излучения черного тела. Вывод формулы Планка.

Тело называется абсолютно черным (абс.ч.т.), если его поглощательная способность для излучения всех частот. Тогда, . Поэтому равновесное излучение наз. также черным излучением. Т.к. , а равновесное излучение изотропно, то излучательная способность абс.ч.т. одинаково по всем направлениям. Распределение энергии в спектре абс.ч.т.(рис.1).

 
 

 

 


Ф-ла Релея-Джинса: .

Ф-лы Вина: 1) , где . 2) , где .

Ф-ла Планка: .

Вывод ф-лы Планка. Он исходил из того, что т.к. тепловое излучение равновесно, то в любой момент времени, достаточно большой по сравнению с атомными временами () число атомов испускания должно быть = числу атомов поглощения. Первоначально теорию излучения создал Эйнштейн. Она заключается в след.: атом излуч. и поглощает только, если переходит с одного энергетического уровня на другой.(рис.)

 
 

 


1 переход - вынужденное поглощение. Вероятность этого перехода - коэффиц. поглощения Эйнштейна. Интенсивность поглощения: , где -заселенность энерг.ур 1, -плотность светового потока. Переход со 2 на 1ур.-спонтанное излучение. Вероятность: . Интенсивность излучения: .

2 переход - вынужденное издучение. Вероятность: . Интенсивность: . Вынужденный фотон абсолютно когерентен.

- условие равновесия.

.

1) Пусть .

2) Следовательно, . - ф-ла Планка.