Законы теплового излучения(Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина).Абсолютно черное и серое тело.
⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6 Свечение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым (температурным) излучением. Тепловое излучение характеризуется сплошным спектром, положение максимума которого зависит от температуры. При высоких температурах излучаются короткие электромагнитные волны, при низких — преимущественно длинные (инфракрасные). Тепловое излучение — практически единственный вид излучения, который может быть равновесным. Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плотность энергетической светимости (излучательности) тела —мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины:
интегральную энергетическую светимость (интегральную излучательность) (ее называют просто энергетической светимостью тела), просуммировав по всем частотам:
Используя закон Кирхгофа, выражению для энергетической светимости тела (197.2) можно придать вид Для серого тела
Согласно закону Стефана — Больцмана, Re=sT 4 (199.1) т. е. энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры; а — постоянная Стефана — Больцмана: ее экспериментальное значение равно 5,67•10-8 Вт/(м2•К4). Закон Стефана — Больцмана, определяя зависимость Re от температуры, не дает ответа относительно спектрального состава излучения черного тела. Из экспериментальных кривых зависимости функции rl,T (r l,T =(c/l 2 )rv,T) от длины волны l при различных температурах, что распределение энергии в спектре черного тела является неравномерным. Все кривые имеют явно выраженный максимум, который по мере повышения температуры смещается в сторону более коротких волн. Площадь, ограниченная кривой зависимости гхl,T от l и осью абсцисс, пропорциональна энергетической светимости Re черного тела и, следовательно, по закону Стефана — Больцмана, четвертой степени температуры.
Согласно закону смещения Вина, lmax=b/Т, (199.2)
14.Формула планка для излучения абсолютно черного тела.Методы оптической пирометрии. Согласно выдвинутой Планком квантовой гипотезе, атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а определенными порциями — квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте колебания e0=hn=hc/l, где h=6,625•10-34 Дж•с — постоянная Планка. Так как излучение испускается порциями, то энергия осциллятора e может принимать лишь определенные дискретные значения, кратные целому числу элементарных порций энергии e0: e=nhn (n=0, 1, 2,...). Таким образом, Планк вывел для универсальной функции Кирхгофа формулу
Методы измерения высоких температур, использующие зависимость спектральной плотности энергетической светимости или интегральной энергетической светимости тел от температуры, называются оптической пирометрией. Для серых тел (или тел, близких к ним по свойствам) спектральная плотность энергетической светимости rl,т= атrl,t, где AT=const<1. Следовательно, распределение энергии в спектре излучения серого тела такое же, как и в спектре черного тела, имеющего ту же температуру. Поэтому к серым телам применим закон Вина т.е., зная длину волны lmax, соответствующую максимальной спектральной плотности энергетической светимости Rl,T исследуемого тела, можно определить его температуру Tц=b/lmax, которая называется цветовой температурой. Для серых тел цветовая температура совпадает с истинной. Для тел, которые сильно отличаются от серых (например, обладающих селективным поглощением), понятие цветовой температуры теряет смысл. Таким способом определяется температура на поверхности Солнца (Тц»6500 К) и звезд.
3. Яркостная температура Т я — это температура черного тела, при которой для определенной длины волны его спектральная плотность энергетической светимости равна спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела, rl,Tя=Rl,T. где Т — истинная температура тела. По закону Кирхгофа, для исследуемого тела при длине волны К Rl,T/Al,T=rl,T, или, учитывая A.l,T=rl,Tя/rl,T. Так как для нечерных тел А <1, то rl,Tя<rl,T и, следовательно, Тя<Т, т.е. истинная температура тела всегда выше яркостной.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|