Навигация
2. Закон Кірхгофа
Кірхгоф, аналізуючи умови рівноважного випромінювання в ізольованій системі тіл, встановив кількісний зв'язок між спектральною густиною випромінювальної здатності й спектральною поглинальною здатністю тіл. Відношення спектральної густини випромінювальної здатності тіла до спектральної поглинальної здатності не залежить від природи тіла; воно є для всіх тіл універсальною функцією частоти (довжини хвилі) і температури
(6)
Вираз (6) дістав назву закону Кірхгофа. Оскільки для абсолютно чорного тіла 
, то із закону Кірхгофа (6) випливає, що 
для абсолютно чорного тіла дорівнює 
. Таким чином, універсальна функція Кірхгофа є не що інше як спектральна густина випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла. Отже, відповідно до закону Кірхгофа, для всіх тіл у природі відношення спектральної густини випромінювальної здатності до спектральної поглинальної здатності дорівнює спектральній густині випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла при тій же температурі й частоті.
Із закону Кірхгофа треба усвідомити, що спектральна густина випромінювальної здатності будь-якого тіла в будь-якій області спектра завжди менша спектральної густини випромінювання абсолютно чорного тіла (при тих же значеннях Т и ν), так як 
й 
. Крім того, з (6) випливає, що якщо тіло не поглинає електромагнітних хвиль якоїсь частоти, то воно їх і не випромінює.
Використовуючи закон Кірхгофа, вираз для інтегральної випромінювальної здатності тіла (4) можна записати так
(7)
Для сірого тіла
(8)
де
(9)
Якщо випромінювання не підпорядковується закону Кірхгофа, то воно не є тепловим.
3. Закони Стефана-Больцмана й Вина
В законі Кірхгофа (6) стверджується, що спектральна густина випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла є універсальною функцією, тому знаходження її явної залежності від частоти й температури є важливим завданням теорії теплового випромінювання.
Аналізуючи експериментальні дані, вчені И. Стефан і Л. Больцман, застосовуючи лише термодинамічний метод, розв’язали це завдання лише частково, установивши залежність інтегральної випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла Re від температури. Цей закон дістав назву закону Стефана - Больцмана,
(10)
тобто інтегральна випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла пропорційна термодинамічній температурі в четвертому ступеню. Тут 
- постійна Стефана - Больцмана. Експериментальне значення постійної Стефана-Больцмана дорівнює
Закон Стефана — Больцмана, визначаючи залежність Re від температури, не дає відповіді щодо спектрального складу випромінювання абсолютно чорного тіла. Експериментальні криві залежності функції 
від довжини хвилі λ при різних температурах показані на (рис. 2). Криві мають явно виражений максимум, який в міру підвищення температури зміщується убік більш коротких хвиль.
Рис. 2
Площа, обмежена кривою залежності 
від λ пропорційна інтегральній випромінювальній здатності Re абсолютно чорного тіла й, за законом Стефана — Больцмана, четвертому ступеню температури.
Німецький фізик В. Він, спираючись на закони термодинаміки й електродинаміки, установив залежність довжини хвилі λ, на яка припадає максимум функції 
, від температури Т. Відповідно до цього закону
(11)
де b — постійна Вина, її експериментальне значення дорівнює 2,9 · 10-3 мК. Вираз (11) називають законом зміщення Віна, так як він показує зсув положення максимуму функції в міру зростання температури в області коротких довжин хвиль. Закон Віна пояснює, чому при зниженні температури нагрітих тіл у їх спектрі усе сильніше переважає довгохвильове випромінювання (наприклад, перехід білого кольору випромінювання в червоний при охолодженні металу).
Незважаючи на те що закони Стефана - Больцмана й Віна мають у теорії теплового випромінювання важливу роль, вони не відносяться до фундаментальних законів, тому що не дають загальної картини розподілу енергії випромінювання за частотами при різних температурах.
Похожие работы
... на цій же осі. Згідно Френелю, дія такої перешкоди зводиться до того, що екран якби усуває ту частину хвильового фронту, яку він прикриває. На відкритій же частині світлове поле не змінюється. Це наближення геометричної оптики, а тому воно виконується, якщо радіус отвору >> Визначимо розміри і число зон Френеля, що вкладаються в отвір Нехай - діаметр отвору, а та віддалені від його ...
... 3,5 см і довжиною 1 м. Для нагрівання стержнів до них підводиться постійний або змінний струм з напруженням до 100 В. Звичайна робоча температура стержня 1250–1350 К. Газорозрядні джерела. Випромінювання оптичного діапазону в джерелах цього типу виникає внаслідок електричного розряду в атмосфері інертних газів, пар металів або їх сумішей. Газорозрядні джерела характеризуються лінійчатим або ...
... на тривалість життя людини хронічне опромінювання, наприклад за потужності поглиненої дози 0,001 — 0,01 Гр/добу (0,1 — 1 рад/добу). РОЗДІЛ 3. ДОЗИМЕТРИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ТА ЗАХИСТ ДОВКІЛЛЯ ВІД ІОНІЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ 3.1 Методи визначення іонізуючих випромінювань Виявлення радіоактивних речовин та іонізуючих (радіоактивних) випромінювань (нейтронів, гамма-променів, бета- і альфа-частинок ...
... іщень, в яких технологічно необхідно виконувати візуальну оцінку відтворення кольору, слід вибирати джерело світла з індексом IRC не менше 90 одиниць. 4. Джерела випромінювання для калібрування та спектроскопії 4.1 Характеристика лампи ДРШ-100-2 Лампа ДРШ 100-2 – дугова ртутна шарова ультрафіолетова лампа надвисокого тиску з природним охолодженням. Ртутно-кварцова лампа ДРШ 100-2 працює в ...
0 комментариев