Курс общей физики. Лазарев А.П - 58 стр.

UptoLike

Рубрика: 

58
температурным излучением .
Разные тела в зависимости от температуры и химического состава
испускают лучи различных длин волн и различной интенсивности. Для
количественной оценки процессов теплового излучения вводятся две
основные характеристики:
1- полная, или интегральная, лучеиспускательная способность тела R (Т )
- энергия, испускаемая с единицы площади поверхности тела за одну
секунду по всем длинам волн при данной температуре
2- спектральная лучеиспускательная способность (спектральная
плотность излучения) r
λT
- энергия, излучаемая телом при данной
температуре в единичном интервале длин волн от λ до λ + dλ :
λ
λ
d
dR
r
T
=
(1)
Всякое тело часть падающей на него энергии поглощает, а часть
отражает. Отношение лучистой энергии, поглощенной телом ко всей
падающей на него энергии, называется коэффициентом поглощения α .
Тело, полностью поглощающее всю падающую на него энергию ,
называется абсолютно черным, и коэффициент поглощения для него α =1.
Для абсолютно зеркальной поверхности, отражающей всю падающую на
нее энергию , α=0. На практике для разных тел 0< α < 1. В природе не
существует тел, являющихся абсолютно черными. Они могут только
приближаться по своим свойствам к абсолютно черным лишь в
ограниченном интервале длин волн.
Опыты показывают, что тела , обладающие большим коэффициентом
поглощения, соответственно обладают и большей лучеиспускательной
способностью . Поэтому излучательная способность абсолютно черного
тела максимальна по сравнению с другими телами.
Кирхгофом был сформулирован закон, устанавливающий указанное
выше положение : отношение лучеиспускательной способности к
коэффициенту поглощения не зависит от рода тел и является для всех тел
одной и той же функций от длины волны и температуры :
()
Tf
rrr
n
T
T
T
T
T
T
,.......
21
λ
ααα
λ
λ
λ
λ
λ
λ
=
==
=
(2)
Так как для абсолютно черного тела α . =1, то отношение
лучеиспускательной способности к коэффициенту поглощения для данной
длины волны и данной температуры для всех тел есть величина
постоянная, равная лучеиспускательной способности абсолютно черного
тела u
λ
для той же длины волны и температуры , т.е.
T
TT
u
ur
T
λ
λλ
λ
α
==
1
(3)
Из этой формулы следует, что
r
λT
= α
λT
u
λT
(4)
т.е. лучеиспускательная способность любого тела равна
                                         58
тем пера турны м излучением .
      Ра зны е тела в за висим ости от тем пера туры и хим ическ ого соста ва
испуск а ю т лучи ра зличны х длин волн и ра зличной интенсивности. Д ля
к оличественной оценк и процессов теплового излучения вводятся две
основны е ха ра к теристик и:
1- полна я, или интегра льна я, лучеиспуск а тельна я способность тела R (Т )
- энергия, испуск а ем а я с единицы площ а ди поверхности тела за одну
сек ундупо всем длина м волнпри данной тем пера туре
2- спек тра льна я лучеиспуск а тельна я способность          (спек тра льна я
плотность излучения) rλT - энергия, излуча ем а я телом при да нной
тем пера туре вединичном интерва ле длинволнотλ до λ + dλ :
                                              dR
                                      rλT =                                      (1)
                                              dλ
        В сяк ое тело ча сть па да ю щ ей на него энергии поглощ а ет, а ча сть
отра жа ет. О тнош ение лучистой энергии, поглощ енной телом к о всей
па да ю щ ей на него энергии, на зы ва етсяк оэф ф ициентом поглощ енияα.
        Т ело, полностью поглощ а ю щ ее всю па даю щ ую на него энергию ,
на зы ва ется а бсолю тно черны м , и к оэф ф ициент поглощ ения для него α=1.
Д ля а бсолю тно зерк а льной поверхности, отра жа ю щ ей всю па да ю щ ую на
нее энергию , α=0. Н а пра к тик е для ра зны х тел 0< α < 1. В природе не
сущ ествует тел, являю щ ихся а бсолю тно черны м и. О ни м огут тольк о
приближа ться по своим свойства м к а бсолю тно черны м лиш ь в
огра ниченном интерва ле длинволн.
        О пы ты пок а зы ва ю т, что тела , обла да ю щ ие больш им к оэф ф ициентом
поглощ ения, соответственно обла да ю т и больш ей лучеиспуск а тельной
способностью . П оэтом у излуча тельна я способность а бсолю тно черного
тела м а к сим а льна по сра внению с другим и тела м и.
        К ирхгоф ом бы л сф орм улирова н за к он, уста на влива ю щ ий ук а за нное
вы ш е положение: отнош ение лучеиспуск а тельной способности к
к оэф ф ициенту поглощ ения не за висит от рода тел и является для всех тел
одной и той же ф унк ций отдлины волны и тем пера туры :
                     rλT   rλT                    r 
                           =     = ....... =  λT  = f (λ , T )        (2)
                      α λT 1  α λT  2              α λT  n
Т а к к а к для а бсолю тно черного тела α. =1, то отнош ение
лучеиспуск а тельной способности к к оэф ф ициенту поглощ ения для да нной
длины волны и да нной тем пера туры для всех тел есть величина
постоянна я, ра вна я лучеиспуск а тельной способности а бсолю тно черного
тела uλ длятой же длины волны и тем пера туры , т.е.
                                   rλT u λT
                                        =   = u λT                               (3)
                                   α λT   1
И з этой ф орм улы следует, что
                                     rλT = αλT⋅uλT                                (4)
т.е.    лучеиспуск а тельна я       способность       лю бого       тела      ра вна