Тепловидение — страница 2

  • Просмотров 3384
  • Скачиваний 247
  • Размер файла 184
    Кб

При изучении законов теплового излучения используют модельную систему, в которой распределение энергии между телом и излучением остается неизменным для каждой длины волны (или частоты). Такое состояние системы «тело – излучение» называется равновесным. Энергетической светимостью тела R называется поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела по всем направлениям. Введем такие характеристики излучения, как r (ω,Т) –

испускательная способность тела, а (ω,Т) – поглощательная способность тела. В 1860 г. Густав Кирхгоф, один из первых исследователей теплового излучения, сумел доказать, что отношение испускательной и поглощательной способностей тела не зависит от его природы, а является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией частоты и температуры. r/а = f (ω,Т) или (r/а)1 = (r/а)2 = (r/а)n = f (ω,Т) Одно из основных понятий теплового излучения

– абсолютно черное тело. Т.е. тело, которое поглощает всю, падающую на него энергию, ни сколько энергии не отражает, а только излучает. Теоретическое объяснение законов излучения абсолютно черного тела имело огромное значение в истории физики – именно оно привело к понятию о квантах энергии. Модель абсолютно черного тела   Абсолютно черных тел в природе не существует. Есть вещества (например, сажа или платиновая чернь),

поглощательная способность которых близка к единице, но только в некоторых частотах. Однако можно создать устройство, сколь угодно близкое по своим свойствам к абсолютно черному телу. Это почти замкнутая полость с маленьким отверстием. Излучение, проникшее внутрь через отверстие, прежде чем выйти обратно, претерпевает многократные отражения. При каждом отражении часть энергии поглощается, в результате чего почти все

излучение любой частоты поглощается такой полостью. j (λ,Т), Вт/м3 λ,м Т1 > Т2 > Т3 Экспериментальные кривые зависимости испускательной способности абсолютно черного тела от длины волны и температуры. Из рисунка следует, что энергетическая светимость абсолютно черного тела сильно возрастает с температурой.максимум испускательной способности с увеличением температуры сдвигается в сторону более коротких волн. Т.о., по

закону Кирхгофа функция частоты и температуры f(ω,Т) есть не что иное, как испускательная способность абсолютно черного тела (r ч.т.). r/а = f(ω,Т) а ч.т.≡1 r ч.т.= f(ω,Т) 3. Классические законы теплового излучения Исследование равновесного теплового излучения и поиск универсальной функции f(ω,Т) выступил на первый план в работах физиков конца XIX века. К этим исследованиям относятся работы Стефана и Больцмана, Рэлея и Джинса, Вина