Тепловое излучение
Вступление
Особенности и характеристики теплового излучения
Закон Кирхгофа и его следствия
Распределение энергии в спектре излучения
Теоретическое обоснование законов излучения
Квантовая гипотеза и формула Планка
Заключение

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Т

T1

T2

T

T

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
?W
?V ? 0 ?V

u ? lim

ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ:

СПЕКТРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ОБЪЕМНОЙ ПЛОТНОСТИ ЭНЕРГИИ:

du?
, где du? ? в диапазоне ? ? , ? ? d? ?
d?
Дж
?W
[
Ф
]
?
1
?1 Вт
ПОТОК ИЗЛУЧЕНИЯ:
Ф?
с
?t
u? ? , T ? ?

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СВЕТИМОСТЬ:

RT ?

dФT
dS

[ R] ?1

Вт
м2

СПЕКТРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СВЕТИМОСТИ

r? ,T ?

dR? ,T
d?

[r? ,T ] ?1

Вт
м3

dR? ,T -доля энергетической светимости в диапазоне ? – ?+d ?

ПОГЛОЩАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ

Фпад

Фотр

Фпогл
Ф пад ?Ф погл ? Ф отр
a ? ,T ?

Ф погл
?1
Ф пад

Поглощательная способность

a ? ,T ?aT ?1, a ? f ? ? ?
a ?1

Ф погл Ф отр
1?
?
Ф пад Ф пад

Серое тело

Абсолютно черное тело

Модель абсолютно черного тела

Фпад

Фотр
Ф отр ?Ф пад ? 1 ? a ? n

ЗАКОН КИРХГОФА

АЧТ
Фпад

r? ,T
a ? ,T

Физл

T

? f ? ? , T ? ? r?*,T

T
dФ пад ? r?*,T dS

Светофильтр

dФ погл ?a ? ,T dФ пад ?a ? ,T r?*,T dS
dФ изл ? r? ,T dS
dФ изл ?dФ погл
r? ,T dS

?a ? ,T r?*,T dS

r? ,T
a ? ,T

? r?*,T

СЛЕДСТВИЯ ЗАКОНА КИРХГОФА

r1

>

Физл

Фотр

T

r2

Фотр

Физл

T

Связь равновесной плотности энергии с энергетической светимостью
d?
n

T

?

u(T)

?S cos?
R*

?S

j = cu – плотность потока излучения
d?

dj ?

cu
d?
4?

cu
dФ ? ?S cos ? sin ? d? d?
4?
*

?Ф ? R ?S

c
R ? u
4
*

dФ ?dj?S cos ? ?

cu
d??S cos ?
4?

?/2
2?
cu
c
?Ф ? ?S ? cos ? sin ? d? ?d? ? u?S
4?
4
0
0

c
r?*,T ? u(? , T )
4

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ В СПЕКТРЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Фотоприемник

T

АЧТ

Зависимость испускательной способности
от длины волны излучения

T

r??,T

dR?* ? r?*,T d?

dR?*

*

?

R ? ?r?*,T d?
0

d?

?

Закон Стефана-Больцмана
R* ??T 4

? ?5,67 ?10 ? 8 Вт/(м 2 К 4 )

Энергетическая светимость серого тела

R

сер

?

? ?a сер r?*,T d? ?a сер R*
0

Энергетическая светимость нечерного тела
?
R ? ?a ? ,T r?*,T d? ??R*
0
?

*
?a ? ,T r? ,T d?

? ?0

?T 4

? – коэффициент теплового излучения

Зависимость испускательной способности от температуры

r??, T

T3
T2
T1

?m
Закон смещения Вина
? m T ?b,

b ? 2,9 ?10 ? 3 мК

?

Зависимость испускательной способности от частоты

r??,T

T3
T2
T1

?m

?

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

r??,T

T2
r??,T ? f ? ? , T ? ?????

T1
?

Закон Стефана-Больцмана
R*T ??T 4
Закон смещения Вина
? mT ?b






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.