Тепловое излучение

Тепловой эффект

Тепловое излучение. Его характеристики

Излучаемое источником свет несет с собой определенную энергию. В зависимости от того, откуда черпается энергия, которая пополняет первичный запас, различают разные типы свечения. Существуют разнообразные типы излучения, в которых к телу, которое светит, привстает определенная форма энергии, которая в дальнейшем превращается в электромагнитное излучение: например, електролюминисценцыя, хемилюминесценцыя, триболюминесценция, и тому подобное. Но такие свечения (люминесценции) не являются равновесными, в отличие от так называемого теплового свечения..

Любое тело, температура которого отличающаяся от абсолютного нуля, излучает энергию в виде электромагнитных волн. Следовательно, в таких условиях первичный запас энергии тела пополняется за счет его нагревания. Такое излучение называют тепловым, или черным, и оно занимает особенное место среди разных видов свечения физических тел. Заметим, что тепловое излучение - это единственный равновесный тип излучения, которое может находиться в термодинамическом равновесии со своим источником.

Опыт показывает, что нагретые к разным температурам тела, если их разместить в замкнутой полости с идеально отбивающими электромагнитные волны стенками, со временем обязательно приходят к состоянию равновесия, в котором они получают одинаковые температуры. Состояние равновесия устанавливается даже тогда, когда между телами в полости нет контактов и существует полный вакуум, следовательно, они могут обмениваться энергией лишь путем излучения и поглощения электромагнитной энергии.

Нагретое тело излучает энергию на всех частотах: от нулевой к бесконечной, но, понятно, что неодинаково интенсивно на каждом частотном интервале этого диапазона. Для характеристики интегральной излучательной способности нагретых тел используют понятие энергетической светимость. Энергетическими светимостью называют энергию, которую излучает за единицу времени из единицы поверхности нагретое тело во всем диапазоне частот.

Индекс "Т" при символе энергетической светимости подчеркивает, что изменяется с температурой. Следовательно энергетическую светимость можно определять и как мощность, которую нагретое тело излучает из единицы поверхности. Энергетическая светимость является интегральной характеристикой процесса свечения нагретого тела, потому что она характеризует излучение на всех частотах, в диапазоне.

Разделим весь частотный диапазон на ровные интервалы. В каждом таком частотном интервале излучается некоторая частица интегральной светимости, которая является разной для разных интервалов. Введем понятие спектральной плотности энергетической светимости, как отношение величины к величине частотного интервала.

Название "спектральная плотность энергетической спектр-светимости" является слишком длинным. Поэтому ЕЕ чаще называют излучательной способностью нагретого тела. Эта величина, в отличие от энергетической светимости, является уже дифференциальной характеристикой процесса излучения, потому что характеризует излучаемую мощность на конкретном интервале частот.

Рассмотрим энергию излучения, которая есть в равновесии со своим источником теплового излучения. Понятно, что при условии равновесия поглощаться должно ровно столько же энергий, сколько ее излучается. Допустимо, что - интенсивность потока луча, который падает на тело. Тогда пусть - соответственно интенсивности луча, который поглощен телом, которое проходит сквозь тело, и, наконец, которое отражается телом.