Теплове випромінювання та його рівноважність

Дослідним шляхом установлено, що усі тіла, що мають відмінну від 0 температуру Т, випромінюють електромагнітні хвилі. Теплове випромінювання ­­­­¾ це електромагнітне випромінювання тіла, що має температуру Т>0. Випромінювання відбувається за рахунок внутрішньої теплової енергії тіла. Теплове випромінювання знаходиться в динамічній рівновазі з внутрішньою енергією тіла: при збільшенні температури тіла збільшується енергія випромінювання і навпаки, при зменшенні температури тіла зменшується енергія випромінювання.

Теплове випромінювання має такі інтегральні та диференціальні характеристики

Енергетична світність ­­­­¾ енергія R_T, що випромінюється за одиницю часу через одиничний переріз, на всіх дожинах хвиль, в усіх напрямках (у тілесному куті в стр). Енергетична світність є інтегральною характеристикою теплового випромінювання.

Світловий потік або інтенсивність випромінювання ¾ енергія світла, що поширюється за одиницю часу з одиничної площі поверхні. Світловий потік є інтегральною характеристикою теплового випромінювання.

Випромінювальна здатність. В інтервалі частот енергетична світність пропорційна

.

Коефіцієнт пропорційності називається випромінювальною здатністю, який чисельно дорівнює енергетичній світності тіла в одиничному інтервалі частот ( =1). Випромінювальна здатність є диференціальною характеристикою теплового випромінювання.

Поглинальна здатність ­­­­¾ відношення світлового потоку поглинутого поверхнею тіла при температурі Т на частоті , до світлового потоку , що падає нормально на ту ж поверхню тіла на тій же частоті

. (1)

За визначенням величина поглинальної здатності лежить в інтервалі [0, 1]. Поглинальна здатність є диференціальною характеристикою теплового випромінювання.

Для аналізу теплового випромінювання вводиться модель абсолютно чорного тіла (АЧТ) – це тіло, яке при всіх температурах і на всіх частотах має поглинальну здатність . Жодне з тіл у природі не може вважатися абсолютно чорним, але найкращим наближенням до нього може бути порожнина сфери з малим отвором, яку показано на Мал.40. Електромагнітний промінь, що заходить усередину сфери, після численних поглинань і віддзеркалень, практично не вийде з порожнини сфери. Така порожнина буде мати поглинальну здатність =1.