Законов теплового излучения абсолютно черного тела

Экспериментально наблюдаемый спектр излучения абсолютно черного тела и экспериментально установленные законы теплового излучения требуют объяснения механизма теплового излучения.

Рэлей, исходя из представлений классической физики, считавшей, что излучение происходит непрерывно, рассмотрел зависимость спектральной плотности энергетической светимости (функции распределения энергии по спектру) Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru от температуры и длины волны. Он получил формулу

Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru ,

т.е. Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru зависит от кинетической энергии движения молекул.

Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru Для длинных волн формула Рэлея дает хорошее совпадение с экспериментом, но при коротких длинах волн кривая Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru уходит в бесконечность. По определению Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru , Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru и Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru

Рис. 12

Бесконечно большие значения энергетической светимости лишены всякого физического смысла. Такие выводы назвали “ультрафиолетовой катастрофой” – классическая физика не в состоянии объяснить важные экспериментальные факты.

Это противоречие устранил М. Планк, выдвинув гипотезу, что энергия поглощается и испускается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Квант электромагнитного излучения оптического диапазона назвали фотоном. Его энергия

Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru .

При таком предположении Планк получил другую формулу для спектральной плотности энергетической светимости

Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru ,

откуда видно, что Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru зависит как от кинетической энергии движения молекул, так и от энергии испускаемого кванта, а именно от их соотношения. Противоречие снялось. Рассчитанные по этой формуле значения Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru по всему спектру совпали с экспериментальными значениями. Если же рассчитать

Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru ,

то получим закон Стефана-Больцмана, а исследование функции Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru на максимум по первой производной, т.е Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru , приводит к закону смещения Вина.

Источники теплового излучения, применяемые для лечебных целей

Наиболее мощным источником теплового излучения является Солнце. Спектр излучения Солнца

Законов теплового излучения абсолютно черного тела - student2.ru практически совпадает со спектром излучения абсолютно черного тела. В атмосфере Земли спектр Солнца меняется из-за поглощения излучения молекулами газов атмосферы. Поток солнечной радиации, приходящийся на 1 м2 площади границы земной атмосферы, составляет 1350 Вт. Эту величину называют солнечной

Рис. 13

постоянной. А вблизи поверхности Земли поток уменьшается и в разных местах её различен. Измеряют солнечную радиацию с помощью актинометров, которые состоят из нескольких термопар, соединенных последовательно.

Для лечебных целей используют искусственные источники излучения: лампы накаливания (Соллюкс), ИК-излучатели “Инфраруж”, ртутные лампы ПРК.

Наши рекомендации