Енергетичні характеристики випромінювання

Розрізняють інтегральні і спектральні енергетичні характеристики випромінювання. Спектральні величини, на відміну від інтегральних, розглядають розподіл енергії на різних частотах.

Інтегральна випромінювальна здатність позначається буквою R і чисельно дорівнює тепловій енергії W, що випромінюється (випускається) з одиниці площі S _випр за одиницю часу і вимірюється у ватах на метр в квадраті (Вт/м²).

. (95.1)

- Потік (потужність) випромінювання – енергія, що випромінюється за одиницю часу. Ф вимірюється у ватах (Вт).

Спектральна випромінювальна здатність r _λ (спектральна густина випромінювальності), це випромінювальна здатність в одиничному інтервалі довжин хвиль d _λ, або частота dv.

або . (95.2)

З іншого боку інтегральна випромінювальна здатність R – це випромінювальна здатність в усьому інтервалі довжин хвиль від нуля до нескінченості або в усьому інтервалі частот. Інтегральна випромінювальна здатність визначається інтегралом

або . (95.3)

Падаючий на тіло потік Ф ділиться на три частини – відбиту (Ф _відб), поглинену (Ф _погл) і пропущену крізь тіло (Ф _проп):

. (95.4)

Для монохроматичного випромінювання вводять спектральні коефіцієнти відбиття, поглинання і пропускання називають відношення, які відповідно визначаються:

; ;

. (95.5)

Ці безрозмірні величини змінюються від 0 до 1, залежать від речовини, стану поверхні, довжини хвилі, температури тіла. Коефіцієнт α _λТ називають також поглинальною здатністю тіла. З (95.5), (95.6) слідує співвідношення

. (95.6)

Тіло, що поглинає весь падаючий на нього потік випромінювання, незалежно від довжини хвилі і температури, називається абсолютно чорним тілом (АЧТ). Для нього .

Строго кажучи, АЧТ – наукова абстракція, таких тіл в природі не існує. Проте в обмеженому спектральному інтервалі багато тіл близькі до АЧТ, особливо маленький отвір в стінці великої замкнутої порожнини, стінки якої непрозорі і мають однакову температуру (рис. 95.1).

Лише незначна частина випромінювання, що проникло в порожнину, вийде назовні. Отвір в порожнині служить експериментальною моделлю АЧТ і використовується в оптиці.

Поряд з поняттям АЧТ використовують поняття сірого тіла, поглинальна здатність якого менше одиниці, але приблизно однакова для всіх довжин хвиль.