Закон Кирхгофа

Этот закон устанавливает связь между способностями тела излучать и поглощать энергию излучения. Для тел, находящихся в тепловом равновесии (количество излучённой и поглощённой телом энергии одинаково), поверхностная плотность потока излучения и поглощательная способность однозначно связаны между собой.

Пусть одна из рядом расположенных пластин произвольное тело (), а вторая – абсолютно чёрное тело (). При стенки находятся в тепловом равновесии. Первая стенка единицей площади поверхности поглощает энергию , а её излучение и отражение полностью поглощаются абсолютно чёрной стенкой. Из условия теплового равновесия количество излучённой первой стенкой энергии равно величине поглощённой ею энергии, то есть:

или

. (3.12)

Выражение (3.12) справедливо для любой другой стенки. Поэтому можно написать:

. (3.13)

Формула (3.13) отражает содержание закона Кирхгофа: отношение поверхностной плотности потока излучения тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел, находящихся при одной и той же температуре, и равно поверхностной плотности потока излучения абсолютно чёрного тела при той же температуре.

Из формулы (3.13) следует, что чем больше тело поглощает энергии, тем больше излучает её. Поэтому при заданной температуре абсолютно чёрное тело имеет наибольшую поверхностную плотность потока излучения.

Если в формуле (3.13) величины Е выразить с помощью степени черноты через значения (см. формулу (3.6)), то она примет вид:

. (3.14)

Из формулы (3.14) следует, что степень черноты любого тела при тепловом равновесии равна его поглощательной способности, то есть:

. (3.15)

Если тело отдает или получает теплоту излучением, то теплового равновесия не будет. В этих условиях поглощательная способность тела зависит как от температуры самого тела, так и от температуры источника излучения. Эккерт нашел, что в этом случае для металлов равенство будет справедливо, если степень черноты тела определять по среднегеометрической температуре .