Реферат: Квантовые свойства излучения

(знак "–" означает, что с увеличением λ величина ω уменьшается и наоборот), имеем:

rωdω = rλdλ =

rλdω,

следовательно:

rω = rλ = rλ.

С помощью аналогичных рассуждений можно получить соотношение между rν и rλ:

rν = rλ = rλ.

3. Способность тела поглощать излучение характеризуется коэффициентом поглощения:

α = ,

т.е. отношением величин потоков поглощенного и падающего на тело излучений. Коэффициент α – величина безразмерная; ее значение находится в диапазоне {0 < α < 1}.

Если выделить излучение в интервале частот dω (или длин волн dλ), то отношение элементарных потоков энергии dФ (поглощенного к падающему ) будет зависеть от величины диапазона частот (или длин волн):

аω= (в интервале dω), аλ= (в интервале dλ)

Таким образом, вводится еще одна дифференциальная характеристика аω (или аλ) – поглощательная способность тела (или монохроматический коэффициент поглощения).

Дифференциальные характеристики rω и аω зависят от частоты или длины волны излучаемого (поглощаемого) излучения, температуры и химического состава тела, а также от состояния его поверхности.

Очевидно, что величина аω также, как и коэффициент поглощения α меняется в интервале от нуля до единицы. Сильнее других поглощают излучение тела черного цвета (примеры…).

Абсолютно черное тело – это тело, которое при любой температуре полностью поглощает всю энергию падающих электромагнитных волн независимо от их частоты, поляризации и направления распространения, т.е. коэффициенты поглощения α0≡ ≡ 1. Испускательная способность черного тела обозначается – .

Абсолютно черного тела в природе не существует; наиболее совершенной его моделью является замкнутая полость с небольшим отверстием, непрозрачными и отражающими стенками, обеспечивающими многократное отражение луча. При каждом отражении луч частично поглощается. Независимо от материала стенок интенсивность выходящего потока будет намного меньше интенсивности входящего первоначального излучения.

В теории теплового излучения часто пользуются идеализированной моделью реальных тел – понятием "серое тело". Тело называется "серым", если его коэффициент поглощения одинаков для всех частот и зависит только от температуры материала и состояния его поверхности аωс = аωс(Т).

В действительности реальное физическое тело по своим характеристикам приближается к серому телу только в узком диапазоне частот излучения.

Связь между испускательной и поглощательной способностями тела.

Пусть в замкнутой адиабатичной (теплоизолированной) оболочке находятся несколько тел (включая абсолютно черное тело) в состоянии термодинамического равновесия. Пусть температуры всех тел одинаковы, но даже, если бы они были различны, то через некоторое время выровнялись бы. Состояние тел в такой системе не может измениться. Следовательно, тело, обладающее большей испускательной способностью для данной частоты (длины волны) излучения, должно интенсивнее поглощать излучение этой же частоты, иначе его энергия (температура) изменилась бы (при увеличении энергии излучения тела его температура уменьшается). И наоборот. То есть должно выполняться соотношение:

Здесь – испускательная способность черного тела, при этом поглощательная способность черного тела = 1.

Закон теплового излучения Кирхгофа (1859г)

Отношение спектральной плотности энергетической светимости тела к его монохроматическому коэффициенту поглощения не зависит от материала тела (т. е одинаково для всех тел) и равно спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела. Данная величина является функцией только температуры и частоты излучения.

Более простая формулировка закона: при одинаковой температуре отношение одинаково для всех, в том числе и для черных, тел.

Дифференциальная форма закона Кирхгофа:

= (Т, ω) или = aω·.

Следствия закона Кирхгофа.