Элементы квантовой статистики. Кузнецов В.Л - 2 стр.

UptoLike

При излучении с поверхности абсолютно черного тела, модель которого
представляет собой небольшое отверстие в полости (рис. 1.1.
), поток энергии,
испускаемый единицей площади тела (отверстия на рис. 1.1) по всем направле-
ниям в пределах телесного угла 2π, называется
энергетической светимостью
и обозначается буквой R*. Из этого потока на интервал длин волн dλ приходит-
ся величина
*
λλ
λdR r d=⋅
, где
λ
r
называется спектральной плотностью энер-
гетической светимости
(или испускательной способностью). Она связана со
спектральной плотностью энергии излучения U(λ) соотношением
()
λ
λ
4
c
rU
V
= . (1.4)
T
Рис. 1.1. Модель абсо-
лютно черного тела.
Рис. 1.2. Испускательная способность
абсолютно черного тела.
На рис. 1.2 приведен график зависимости спектральной плотности энерге-
тической светимости от длины волны. Интегрирование этого выражения с уче-
том формулы Планка по всему возможному диапазону длин волн приводит к
закону Стефана-Больцмана для энергетической светимости абсолютно черно-
го тела
4
λ
0
λσ
R
rd T
=
⋅=
. (1.5)
Величина σ = 5,67
.
10
–8
Вт/м
2.
К
4
называется постоянной Стефана-Больцмана.
Положение максимума на графике спектральной плотности энергии электро-
магнитного излучения абсолютно черного тела (и на графике испускательной
способности) можно определить по
закону смещения Вина
max
λTb
= , (1.6)
где b = 2,9
.
10
–3
м
.
К. Величина максимума спектральной плотности энергетиче-
ской светимости зависит от температуры
5
max
raT
=
, (1.7)
где a = 1,3
.
10
–5
Вт/м
3.
К
5
.
     При излучении с поверхности абсолютно черного тела, модель которого
представляет собой небольшое отверстие в полости (рис. 1.1.), поток энергии,
испускаемый единицей площади тела (отверстия на рис. 1.1) по всем направле-
ниям в пределах телесного угла 2π, называется энергетической светимостью
и обозначается буквой R*. Из этого потока на интервал длин волн dλ приходит-
ся величина dRλ* = rλ ⋅ dλ , где rλ называется спектральной плотностью энер-
гетической светимости (или испускательной способностью). Она связана со
спектральной плотностью энергии излучения U(λ) соотношением
                                          c
                                    rλ =    U (λ) .                     (1.4)
                                         4V




T


    Рис. 1.1. Модель абсо-                  Рис. 1.2. Испускательная способность
    лютно черного тела.                               абсолютно черного тела.

     На рис. 1.2 приведен график зависимости спектральной плотности энерге-
тической светимости от длины волны. Интегрирование этого выражения с уче-
том формулы Планка по всему возможному диапазону длин волн приводит к
закону Стефана-Больцмана для энергетической светимости абсолютно черно-
го тела
                                        ∞
                                  R = ∫ rλ ⋅ dλ = σ ⋅ T 4 .
                                   ∗
                                                                               (1.5)
                                        0
                  .   –8     2.    4
Величина σ = 5,67 10 Вт/м К называется постоянной Стефана-Больцмана.
Положение максимума на графике спектральной плотности энергии электро-
магнитного излучения абсолютно черного тела (и на графике испускательной
способности) можно определить по закону смещения Вина
                                T ⋅ λ max = b ,                      (1.6)
             .  –3 .
где b = 2,9 10 м К. Величина максимума спектральной плотности энергетиче-
ской светимости зависит от температуры
                               rmax = a ⋅ T 5 ,                      (1.7)
           .   –5    3. 5
где a = 1,3 10 Вт/м К .