Основные законы излучения

К основным законам излучения относятся: Закон Планка,Закон смещения Вина,Закон Стефана – Больцмана, Закон Кирхгофа.

Закон Планка вводит понятие спектральной плотности потока излучения I_λ в заданном диапазоне длины волны от до .

Закон Планка: спектральной плотности потока излучения I_λ зависит от абсолютной температуры Т и имеет максимум при определенной длине волны.

Закон смещения Вина: с повышением температуры максимальное излучение смещается в область более коротких длин волн, так что выполняется условие

, мкм.

Например, для Солнца, имеющего температуру поверхности около Т=6000 К, максимум излучения соответствует длине волны λ_max 0,5 мкм.

Закон Стефана–Больцмана: поверхностная плотность потока интегрированного излучения абсолютно черного тела Е₀ прямо пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры Т.

В аналитическом виде закон Стефана-Больцмана имеет вид:

, Вт/м²,

где - постоянная Стефана-Больцмана, равная

.

На практике используют выражение для закона Стефана- Больцмана в виде, Вт/м²:

,

где С₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный

Все реальные тела, называемые «серыми», излучают энергию меньше, чем абсолютно черное тело при той же температуре. Для оценки степени их приближения к абсолютно черным телам вводят понятие степень черноты :

Таким образом степень черноты - это отношение потока излучения данного тела Е к потоку излучения абсолютно черного тела Е₀ при той же температуре.

Степень черноты изменяется в диапазоне

.

Если степень черноты поверхности тела известна, тогда излучение данного тела Е может быть определено по формуле, Вт/м²:

;

;

,

где - приведенный коэффициент излучения тела, .

Закон Кирхгофа: степень черноты любого тела численно равна коэффициенту поглощения тела А при той же температуре в состоянии равновесия:

.

Следствие из закона Кирхгофа: отношение потока излучения реального тела Е при какой-либо температуре к коэффициенту поглощения А этого же тела является величиной постоянной и равной потоку излучения абсолютно черного тела при той же температуре

.

Чем больше коэффициент поглощения тела А, тем больше его поток излучения Е. Абсолютно белое или зеркальное тело ничего не поглощает, но и ничего не излучает.