Закономерности излучения абсолютно черного тела

1. Закон Стефана-Больцмана: Полная лучеиспускательная способность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела, т.е.

R_э = sT⁴, ……………………………..(3.14)

где s =const для всех абсолютно черных тел.

(s =5,67·10^-8Вт/(м²·К⁴) - постоянная Стефана – Больцмана.)

2. Обобщая экспериментальные данные по излучению абсолютно черных тел в диапазоне коротких волн. Вин вывел формулу:

, (3.15)

где А и В - постоянные величины.

3. Рэлей, пользуясь представлениями о тепловом излучении как об электромагнитных волнах, т.е. основываясь на волновой природе света, теоретически получил формулу:

r_l,T = , или (3.16)

где с - скорость света, k- постоянная Больцмана, l -длина электромагнитной волны.

Формула Рэлея, по мнению её автора, должна быть пригодна ко всему диапазону длин волн. Однако, при l 0 она приводит к абсурду: r_{lТ ,} т.е. должна излучаться бесконечно большая энергия. Это несоответствие теории и эксперимента было названо " ультрафиолетовой катастрофой ".

Причину такого расхождения теории и эксперимента установил немецкий физик Планк - волновая теория применима к тепловому излучению только в области больших длин волн. Он построил свою теорию на предположении, что излучение испускается атомами не непрерывно, а порциями /квантами/. Энергия одного кванта составляет hν, где h - постоянная Планка h=6.62.10^-34 Дж/с. Результаты теории Планка адекватны экспериментальным данным (см. рис.3.6), причем в области больших длин волн наблюдается совпадение с теорией Рэлея.

Планк приходит к выводу, что волновые представления обоснованы только в области больших длин волн (низких частот), когда kТ>>hν. Он теоретически определил s, А и В.