Квантовая оптика. Физика микромира. Молекулярная физика.

4.1 Все тела при температуре отличной от 0 излучают и поглощают э/м волны с длиной волны лямбда с диапозоном от 0 до бесконечности.Это излучение наз тепловым. Если тело за одно и тоже время излучает и пог7лощает одинаковое количество энергии такое состояние наз равновесным. Величина равная отношению поглощения потоком к падающему наз коэф поглощения(коэф черноты) Q=Фпоглащ/Ф падающ , Q=1-абс черное тело. Закон излучения для абс черного тела был открыт экспериментально. Рассм величины,характериз тепловое излучение: Р-мощность излучения или Ф-тепловой поток. Это энергия излуч всей поверх-ю за 1 времени: Р=dV/dt, Вт Для характерного излучения вблизи данной волны или частоты вводится величина наз спектральной плоскостью энергетической светимости ρλ,Т. Кривые зависимости испускат способность абс черного тела от длины волны(или частоты) были получены эксперементально для разных температур.

Анализ этих кривых показывает что чем выше температура тела, тем выше испускательная способность(кривые не могут пересекаться). Означает, что при каждой температуре большая часть энергии излуч вблизи некоторой длины длины волны . С ростом температур макс излучение смещается в сторону более коротких волн

З-н Стефана-Больцмана где σ = 5,67 10-8 Вт/(м2К4) – постоянная Стефана-Больцмана. энергетич светимость абс черного тела пропорц его абс температуре в 4-ой степени. Немецкий физик В. Вин (1864—1928), опираясь на законы термо- и электроди-

намики, установил зависимость длины волны λmax, соответствующей максимуму функ-

ции rλ,T от температуры T. Согласно закону смещения Вина,

λmax = b/Т(17.10)

т. е. длина волны λmax соответствующая максимальному значению спектральной плот-

ности энергетической светимости rλ,T черного тела, обратно пропорциональна его тер-

модинамической температуре, b- постоянная Вина; ее экспериментальное значение

равно 2,9⋅10-3 м⋅К. Выражение (17.10) потому называют законом смещения Вина, что

оно показывает смещение положения максимума функции rλ,T по мере возрастания

температуры в область коротких длин волн. Закон Вина объясняет, почему при пони-

жении температуры нагретых тел в их спектре все сильнее преобладает длинноволно-

вое излучение (например, переход белого каления в красное при остывании металла).Кирхгоф, опираясь на второй закон термодинамики и анализируя условия равновесного излучения в изолированной системе тел, установил количественную связь между спектральной плотностью энергетической светимости и спектральной поглощательной способностью тел. Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; оно является для всех тел универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры (закон Кирхгофа): проблему удалось решить только после того как выдвинул гипотезу о том чтго в таком явлении как тепловое излучение проялвляется не волновая природа, а корпускулярная, т е тепловое излучение распр и поглащ в виде порции энергии. = где h = 6,62*10^-34Дж/с(постоянная планка) Кирхгоф в 1855 году установил закон, согласно которому, отношение лучеиспускательной способности данного тела к поглощающей способности есть величина, не зависящая от природы тела, является для всех тел универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры, равная лучеиспускательной способности абсолютно черного тела.

Следствие закона Кирхгофа:

Так как для любого тела аν,Т < 1, то из закона Кирхгофа следует, что лучеиспускательная способность любого тела rν,Т < rν,Т а.ч.т.

rν,Т = aν,Т ·rν,Т а.ч.т.

Если, тело не поглощает электромагнитное излучение какай-то частоты ν, то есть aν,Т = 0, то оно его и не излучает, так как rν,Т = aν,Т ·rν,Т а.ч.т. = 0.

Закон Кирхгофа описывает только тепловое излучение. Излучение, которое не подчиняется закону Кирхгофа, не является тепловым - критерий теплового излучения.