Краткая теория. Самым распространенным в природе видом электромагнитного излучения является тепловое излучение,т.е

Самым распространенным в природе видом электромагнитного излучения является тепловое излучение, т.е. испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тел. Тепловое излучение происходит при любой температуре. При невысоких температурах излучение является преимущественно инфракрасным, при высоких температурах – видимым и ультрафиолетовым.

Для характеристики теплового излучения вводятся величины:

1. Энергетическая светимость R тела (или лучеиспускательная способность тела) – это поток энергии Ф, испускаемый единицей поверхности излучаемого тела во всем интервале длин волн:

.

2. Спектральная плотность энергетической светимости - это поток энергии, излучаемый с единицы поверхности тела, приходящийся на единичный интервал длин волн:

.

Все тела в той или иной степени поглощают энергию падающих на них электромагнитных волн. Спектральной характеристикой поглощения является поглощательная способность тела, равная отношению потока , поглощенного телом, к потоку лучистой энергии, падающему на тело:

.

Этот коэффициент зависит от частоты (длины волны) и температуры.

Тело, полностью поглощающее упавшее на него излучение всех частот, называется абсолютно черным. Коэффициент поглощения абсолютно черного тела равен 1 и не зависит от длины волны излучения. Наиболее близким приближением (моделью) к абсолютно черному телу является непрозрачный сосуд с небольшим отверстием, стенки которого имеют одинаковую температуру. Луч, попавший в такой сосуд, испытывает многократные отражения, частично поглощаясь при каждом из них. Через некоторое время стенки поглощают его полностью. В ограниченном интервале длин волн близким к единице коэффициентом поглощения обладают сажа и платиновая чернь (). Абсолютно черных тел в природе не существует.

В теории теплового излучения наряду с понятием абсолютно черного тела часто пользуются другой идеализированной моделью реальных тел – серым телом. Тело называется серым, если его поглощательная способность меньше 1 и не зависит от длины волны излучения и температуры.

Связь между спектральной плотностью энергетической светимости и поглощательной способностью выражается законом Кирхгофа:

Отношение спектральной плотности энергетической светимости к поглощательной способности не зависит от природы тела, оно является для всех тел универсальной функцией длины (частоты) волны и температуры:

.

Излучение абсолютно черного тела подчиняется следующим законам.