ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
60
Формула Планка может быть записана или через частоту ν или
через длину волны λ (ν = c/λ):
() ()
6
1
12
,5
1
2
5
2
2
2
−
⋅=
−
⋅=
kT
hc
T
kT
h
T
e
hc
u
e
h
c
u
λ
λ
ν
ν
λ
πνπν
Все известные ранее законы теплового излучения могут быть
получены из формулы Планка.
Закон Стефана - Больцмана определяет полную энергию излучения.
Для получения полной энергии надо проинтегрировать выражение (6) по
всем длинам волн:
4
32
45
0
15
2
T
hc
k
duR
T
⋅=
∫
=
∞
π
λ
λ
, или
(7)
Полная энергия, излучаемая абсолютно черным телом за одну секунду ,
пропорциональна четвертой степени температуры .
Константа σ в формуле (7) называется постоянной Стефана –
Больцмана и измеряется в Дж/(м
2
с К
4
) или в Вт/(м
2
К
4
)
Очевидно , что суммарная энергия излучения по всем длинам волн,
испускаемая площадкой S абсолютно черного тела , равна :
R = σ Т
4
S
Из формулы Планка можно сделать вывод о распределении энергии
излучения абсолютно черного тела по длинам волн.
Максимум спектральной плотности излучения можно определить,
если продифференцировать выражение (6) и приравнять к нулю :
0=
λ
λ
d
dr
T
,
что приводит к двум законам Вина :
T
b
=
max
λ
(8) и u
λT
= c
1
T
5
(9),
где b и c
1
- численные постоянные.
Иными словами, длина волны , на которую приходится максимум
интенсивности излучения, обратно пропорциональна температуре (8) и,
следовательно, максимум излучения с увеличением температуры
смещается в сторону коротких длин волн (1-й закон Вина ).
Максимальная интенсивность излучения (9)пропорциональна пятой
степени температуры (2-й закон Вина ).
Графически законы Стефана - Больцмана и Вина представлены на
рис.1, из которого следует, что количество излучаемой телом энергии
зависит от температуры .
Если известна длина волны λ
max
, соответствующая максимуму
интенсивности излучения тела , то, используя 1-й закон Вина можно
определить температуру тела . Определенная таким образом температура
называется его цветовой температурой .
Используя закон Стефана - Больцмана , можно определить
энергетическую или радиационную температуру тела . Измерение этой
R
= σ
Т
4
60 Ф орм ула П ла нк а м ожет бы ть за писа на или через ча стоту ν или через длинуволны λ (ν = c/λ): 2πν 2 hν 2πhc 2 uνT = ⋅ hν (5), u λT = ⋅ 1 (6) c 2 λ 5 hc e kT −1 e λkT −1 В се известны е ра нее за к оны теплового излучения м огут бы ть получены из ф орм улы П ла нк а . За к онС теф а на - Больцм а на определяет полную энергию излучения. Д ля получения полной энергии на до проинтегрирова ть вы ра жение (6) по всем длина м волн: ∞ 2π 5 k 4 R = ∫ uλT dλ = ⋅T 4 , или (7) 0 2 3 15c h R = σТ4 П олна я энергия, излуча ем а я а бсолю тно черны м телом за одну сек унду, пропорциона льна четвертой степени тем пера туры . К онста нта σ в ф орм уле (7) на зы ва ется постоянной С теф а на – Больцм а на и изм еряетсявД ж/(м 2с К 4) или вВ т/(м 2 К 4) О чевидно, что сум м а рна я энергия излучения по всем длина м волн, испуск а ем а яплощ а дк ой S а бсолю тно черного тела , ра вна : R = σ Т4 S И з ф орм улы П ла нк а м ожно сдела ть вы водо ра спределении энергии излученияа бсолю тно черного тела по длина м волн. М а к сим ум спек тра льной плотности излучения м ожно определить, drλT если продиф ф еренцирова ть вы ра жение (6) и прира внять к нулю : = 0, dλ b 5 что приводитк двум за к она м В ина : λ max = (8) и uλT = c1T (9), T где b и c1 - численны е постоянны е. И ны м и слова м и, длина волны , на к оторую приходится м а к сим ум интенсивности излучения, обра тно пропорциона льна тем пера туре (8) и, следова тельно, м а к сим ум излучения с увеличением тем пера туры см ещ а етсявсторону к оротк их длинволн(1-й за к онВ ина ). М а к сим а льна я интенсивность излучения (9)пропорциона льна пятой степени тем пера туры (2-й за к онВ ина ). Г ра ф ическ и за к оны С теф а на -Больцм а на и В ина предста влены на рис.1, из к оторого следует, что к оличество излуча ем ой телом энергии за виситоттем пера туры . Е сли известна длина волны λ max , соответствую щ а я м а к сим ум у интенсивности излучения тела , то, используя 1-й за к он В ина м ожно определить тем пера туру тела . О пределенна я та к им обра зом тем пера тура на зы ва етсяего цветовой тем пера турой. И спользуя за к он С теф а на -Больцм а на , м ожно определить энергетическ ую или ра диа ционную тем пера туру тела . И зм ерение этой
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- …
- следующая ›
- последняя »