Читайте также:
|
§10 Тепловое излучение и его характеристики.
Все тела to которых больше нуля излучают эл.мг. волны за счёт энергии теплового движения атомов и молекул вещества (то есть за счёт его внутренней энергии).
Например, сильно нагретые тела светятся, если температура выше 1000о, то большая часть энергии излучается в световом диапазоне, если же температура тела обычная, то большая часть энергии излучается в инфракрасном диапазоне.
Итак электро-магнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии называют тепловым или температурным излучением.
Теплообменом излучения (радиационным теплообменом) называют самопроизвольный процесс передачи энергии в форме теплоты от более нагретого к менее нагретому, осуществляющийся путём теплового излучения и поглощения электромагнитных волн этими телами.
Тепловое излучение – практически единственный вид излучения, который может быть равновесным (т.е. в единицу времени поглощается столько же энергии, сколько и излучается).
Характеристики теплового излучения.
1) Очень важной характеристикой является спектральная плотность энергетической светимости тела 
- это мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины (т.е. от n до n+dn): 
(10.4), где 
– энергия эл.м. излучения, испускаемая за единицу времени (мощность излучения) с единицы площади поверхности тела в интервале частот от n до n+dn). Си: 
Записанную формулу можно представить в виде функции длины волны: 
, т.к. 
, то 
, где знак “-” указывает на то, что с возрастанием одной из величин (l или n) другая величина убывает. Поэтому в дальнейшем знак “-” будем опускать.
(10.5) Т.о. 
, с помощью формулы (10.5) можно перейти от 
к 
и наоборот. Зная спектральную плотность энергетической светимости, можно вычислить интегральную энергетическую светимость (её называют просто энергетической светимостью тела), просуммировав по всем частотам: (10.6) 
. Если излучение падает на какое либо тело, то часть светового потока поглощается, часть отражается, а часть (если тело прозрачное) проходит сквозь тело.
Способность тел поглощать падающее на них излучение характеризуется спектральной поглащательной способностью: 
(10.7), показывающей, какая доля энергии, приносимой за единицу времени на единицу площади поверхности тела падающими на неё эл.м. волнами с частотами от n до n+dn, поглощается телом.
Спектральная поглащательная способность - величина безразмерная.
Величины 
и 
- зависят от природы тела, его термодинамической температуры и при этом различаются для излучений с различными частотами. Поэтому эти величины относят к определённым T и 
(вернее, к достаточно узкому интервалу частот от n до n+dn).
Спектральная поглащательная способность (коэффициент поглощения) для любых тел разный и зависит от to и 
.
Тело, способное поглощать полностью при любой температуре, всё падающее на него излучение любой частоты (
), называется чёрным. Следовательно, спектральная поглащательная способность чёрного тела для всех частот (длин волн) и температур тождественно равна единице (
или 
) (рис. 1)
Абсолютно чёрных тел в природе нет, однако такие тела, как сажа, платиновая чернь, чёрный бархат и другие в определённом интервале частот по своим свойствам близки к ним.
Идеальной моделью чёрного тела является замкнутая полость с небольшим отверстием, внутренняя поверхность которой зачернена. Луч света попавший внутрь такой полости, испытывает многократные отражения от стенок, и практически поглощается. Вследствие чего открытые окна домов со стороны улицы кажутся чёрными хотя внутри комнат достаточно светло из-за отражения света от стен.
Наряду с понятием чёрного тела используют понятие серого тела – тела, поглащательная способность которого меньше единицы, но одинакова для всех частот и зависит только от to, материала и состояния поверхности тела. 
(рис. 1).
Дата добавления: 2014-12-20; просмотров: 134 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |