Тепловое излучение. Тепловое излучение - это электромагнитное излучение тела, возникающее за счет убыли внутренне энергии этого тела

Тепловое излучение - это электромагнитное излучение тела, возникающее за счет убыли внутренне энергии этого тела.

Основными характеристиками теплового излучения являются: энергетическая светимость (интегральная энергетическая светимость); испускательная способность (спектральная плотность энергетической светимости) и поглощательная способность (спектральная поглощательная способность).

Поглащательная способность (a) характеризует способность тела поглощать падающее на него электромагнитное излучение:

, (1.9)

где - энергия, приносимая на поверхность тела электромагнитным излучением в диапазоне длин волн от l до l + dl; - энергия электромагнитного излучения, поглощенная телом. Тело, у которого a = 1 во всем диапазоне длин волн, называется абсолютно черным.

Энергетическая светимость (R) - энергия теплового излучения, испускаемого с единицы площади поверхности тела за единицу времени во всех направлениях (в пределах телесного угла 2π) и во всем диапазоне длин волн.

Величина энергетической светимости абсолютно черного тела определяется законом Стефана-Больцмана:

R = sТ⁴, (1.10)

где s - постоянная Стефана-Больцмана; Т - абсолютная температура тела.

Испускательная способность характеризует распределение энергии теплового излучения по длинам волн.

Для абсолютно черного тела зависимость испускательной способности от длины волны излучения и температуры тела описывается формулой Планка:

(1.11)

График зависимости испускательной способности от длины волны показан на рисунке 2.

Длину волны излучения, при которой испускательная способность максимальна, обозначают l_max. Зависимость l_max от температуры тела описывается законом смещения Вина:

Т l_max = b, (1.12)

где b - постоянная.

Пример 2. Вычислить энергию, излучаемую за 1 мин. с 1 см² абсолютно черного тела, если максимум его испускательной способности приходится на длину волны 0,8 мин.

Искомую энергию теплового излучения находят по формуле:

W = RS t, (1.13)

где R - энергетическая светимость; S - площадь тела; t - время излучения.

Согласно закона Стефана-Больцмана (1.10): R = sТ⁴.

Температуру находят с помощью закона смещения Вина (1.12)

Тl_max = b.

Следовательно:

.

Используя формулы (1.10) и (1.13) получают: W = sT⁴St, и проводят вычисления: