Тепловое излучение тел

Свечение тел при их нагревании называется тепловым (температурным) излучением. Во всяком веществе при Т>0^оК тепловое излучение случается за счёт его внутренней энергии, т.е. за счёт теплового движения атомов и молекул. Тепловое излучение – практически единственный вид излучения, который может быть равновесным. Тепловое излучение имеет сплошный спектр. При низкой температуре – тепловое излучение является в основном инфракрасным, при высокой температуре – видимым и ультразвуковым.

Всякое тело, излучая само, вместе с тем поглощает часть энергии, от окружающих тел, которые излучают. Процесс поглощения ведёт к нагреванию тела. В конце концов наступает равновесие, т.е. тело в единицу времени будет поглощать столько же энергии, сколько и излучать. Температура, соответствующая этому состоянию, называется температурой теплового равновесия. Тепловое равновесие является обычным состоянием тел, представленных самим себе.

Тепловое излучение и поглощение также могут быть объяснены только на основе квантовых представлений.

М. Планк получил формулу для спектральной излучательной способности абсолютно черного тела – тела поглощающего все виды попадающего на него излучения.

,

где λ – длина волны, Т – термодинамическая температура, с – скорость света в вакууме, k= 1,38·10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана.

Формула полностью подтверждает экспериментальные данные, полученные другими учеными, в частности из нее следуют:

Закон Стефана-Больцмана: полная испускательная способность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры

,

где σ= 5,67*10^-8 Вт/м²К⁴ – постоянная Стефана-Больцмана.

Закон Вина: длина волны, соответствующая максимуму излучения абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре

,

где b= 2,8979*10^-3 мК – постоянная Вина.

Характер распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела сохраняется для любых тел, хотя их излучательная способность меньше. Излучательная и поглощательная способность тел связана между собой следующим образом:

Отношение излучательной способности к поглощательной способности любого тела при данной температуре не зависит от их природы и равно излучательной способности абсолютно черного тела (закон Кирхгофа)