Тепловое излучение. Фетисов И.Н - 1 стр.

                Государственный комитет СССР по народному образованию.

  Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного
               Знамени высшее техническое училище имени Н. Э. Баумана.

                         И. Н. ФЕТИСОВ, П. В. ГРАМЕНИЦКИЙ
                           ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
         Методические указания к лабораторной работе К-2 по курсу общей физики
                            Под редакцией Л. К. Мартинсона
                                     Москва, 1988

                                      ВВЕДЕНИЕ
Любое тело с температурой T >0 K испускает электромагнитное излучение, называемое тепло-
вым (температурным). В энергию излучения превращается внутренняя энергия тела: хаотиче-
ское тепловое движение возбуждает атомы и молекулы, которые при переходе в основное энер-
гетическое состояние испускают кванты электромагнитного поля. Из всех излучений только
тепловое может находиться в термодинамическом равновесии с веществом. С увеличением
температуры мощность излучения резко возрастает, а спектр излучения (сплошной) сдвигается
в область коротких волн.
Тепловое излучение имеет место в основном в оптическом диапазоне λ=0,01…1000 мкм, кото-
рый подразделяют на три части: видимое излучение (0,4...0,76 мкм), ультрафиолетовое (УФ) -
короче 0,4 мкм и инфракрасное (ИК) - длиннее 0,76 мкм. Тела при T≈ 300 K испускают ИК из-
лучение (λ≈3...50 мкм), а при T > 1000 К появляется также видимый глазом свет.
Помимо теплового часто встречается другой механизм свечения тел – люминесценция, напри-
мер испускание света некоторыми веществами (люминофорами) под действием УФ излучения
или быстрых электронов. Люминесценция не связана с нагревом тел до высокой температуры,
так как излучающие атомы возбуждаются непосредственно УФ излучением или электронным
ударом.

Цель работы - изучение законов теплового излучения и методики его измерения.

             ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
Различают интегральные и спектральные энергетические характеристики излучения. Спек-
тральные величины, в отличие от интегральных, рассматривают распределение энергии на раз-
личных частотах. Рассмотрим сначала интегральные характеристики оптического излучения.

Поток излучения (мощность) Φ =W/t- где W- энергия излучения за время t. Φ измеряется в
ваттах, (Вт).
Излучательность (энергетическая светимость) R- величина, равная потоку излучения, испус-
каемого с единицы площади тела по всем направлениям в полусферу R = Φ /S, где Φ- поток
излучения с площади S. R измеряется в ваттах на метр в квадрате (Вт/м2). Следовательно, по-
ток излучения с площади S равен
                                          Φ=RS                                          (1)
а испущенная за время t энергия W = Φt = R S t .
Рассмотрим теперь угловую характеристику излучения - зависимость излучения от угла θ меж-
                                 !
ду направлением света и нормалью n  к поверхности (рис. 1а). Пусть с площади S под углом θ
испускается в телесном угле dΩ поток излучения dΦ (рис. 1б). Лучистость (энергетическая яр-
кость) поверхности есть величина