Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Топ:
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Интересное:
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Дисциплины:
2019-09-04 | 239 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
1.2 (2часа) Тепловое излучение. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Формулы Релея-Джинса и Планка, квантовый характер излучения.
Все тела излучают электромагнитные волны. Например, сильно нагретые тела светятся, а при обычных температурах являются источником только невидимого инфракрасного излучения. Электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счет его внутренней энергии, называется тепловым. Оно зависит только от температуры и оптических свойств излучающего тела. Если расход энергии тела на тепловое излучение не восполняется путем подвода тепла, то температура тела постепенно понижается, а тепловое излучение уменьшаются.
Равновесное излучение изотропно, т.е. оно не поляризовано и все направления его распространения равновероятны. Энергия равновесного излучения:
dW = .
Абсолютно черным телом называется тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение независимо от направления падающего излучения, его спектрального состава и поляризации, ничего не отражая и не пропуская. Поглощательная способность тела (монохроматическая):
Моделью абсолютно черного тела может служить почти замкнутая полость с небольшим отверстием (см. рис.). Свет многократно отражается от стенок полости. При этом энергия падающего света практически полностью поглощается стенками полости.
По принципу детального равновесия любой микроскопический процесс в равновесной системе должен протекать с такой же скоростью, что и обратный ему. Так по принципу детального равновесия
|
dWизл = dWпогл, то rν* = (1),
= rν*.
Это уравнение (1) выражает «Закон Кирхгофа», согласно которому (rν)
отношение спектральной плотности энергетической светимости тела к его монохроматическому коэффициенту поглощения не зависит от материала тела и равно спектральной плотности энергетической светимости черного тела, являющейся (1) функцией только температуры и частоты (функция Кирхгофа).
Законы Стефана-Больцмана и Вина.
Энергетическая светимости абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры:
Rэ* = σ Т4 – закон Стефана-Больцмана,
σ = 5,67 · 10-8 Вт · м-2 К-4 – постоянная Стефана-Больцмана.
Энергия излучения абсолютно черного тела распределена неравномерно по его спектру. Оно не излучает в области малых и больших частот. При повышении температуры rν* смещается в сторону больших частот. Зависимость испускательной способности абсолютно черного тела от длины волны λ приведена на рис. 2. При повышении температуры тела масимум rν* смещается в сторону меньших длин в соответствии с законом Вина:
λm = (2), где b = 2,9 · 10-3 м · К – постоянная Вина.
Формула Рэлея-Джинса: rν* = (3) Эта формула согласуется с экспериментом только в области малых частот. Формула Рэлея-Джинса приводит к абсурду: энергетическая светимость черного тела = ∞, в то время как ~ Т4, ( = .
Согласно выдвинутой Планком квантовой гипотезы атомы излучают свет не непрерывно, а определенными порциями – квантами:
Е = h · ν (4)
Эта формула определяет квантовый характер излучения и поглащения света атомами.
Также rν* = (5) - формула Планка.
Из формулы Планка можно вычислить постоянные Стефана – Больцмана (σ) и Вина (). С другой стороны, зная экспериментальные значения σ и , можно вычислить h и k, что и было впервые найдено.
|
Планк ранее показал: rν* = ‹W › (6)
Если hν << kT, то из формулы Планка (5) следует формула Рэлея – Джинса: rν* = = kT.
В области больших частот hν >> kT, то единицей в формуле (5) можно пренебречь, тогда:
rν* = е .
|
|
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!