2018-02-14
388
Любое тело с температурой, отличной от 0 К испускает излучение, которое называется тепловым. Тепловая энергия излучается и поглощается телами.
Пусть на тело падает световой поток 
. Часть потока отразится (
отр), часть – поглотится телом ( погл) и часть – будет пропущена телом ( проп). По закону сохранения энергии
= отр + погл + погл,
, т.е. 1 = 
,
где 
– коэффициент отражения (отражательная способность тела); 
– коэффициент поглощения (поглощательная способность); 
– коэффициент пропускания (пропускательная способность).
Для непрозрачных твердых тел τ = 0, т.е. 
. Все коэффициенты зависят от длины волны излучения и температуры тела, поэтому их обозначают: 
, 
, 
. В зависимости от значения коэффициента поглощения все тела делятся на группы.
1. Если = 0, = 1 – это абсолютно белое тело.
2. Если = 1, = 0 – это абсолютно черное тело (АЧТ).
3. Если < 1, то такое тело называется серым.
Свечение тел, обусловленное их нагреванием, называется тепловым излучением. Тепловое излучение – единственный вид равновесного излучения в природе. Энергетической светимостью или полной энергией излучения (RЭ) называется поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела по всем направлениям во всем интервале частот от 0 до 
. Поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела в малом интервале частот от 
до 
: 
. Величина 
называется излучательной способностью тела, которая является функцией частоты и температуры.
Тогда энергетическая светимость:
; 
Вт/м2.
Излучательную способность можно выразить через длину волны, тогда: 
.
Закон Кирхгофа
Рассмотрим изолированную систему из трех тел, температуры которых 
. Причем тела могут обмениваться энергией между собой и оболочкой лишь путем испускания и поглощения энергии. С течением времени температура всех тел станет одинаковой равной Т.
Поскольку энергия системы тел не изменяется, обмен энергией между телами предполагает, что тело, испускающее больше энергии (
) должно обладать большей поглощательной способностью 
. Отсюда вытекает закон Кирхгофа: отношение излучательной способности () к поглощательной способности не зависит от природы тела и является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией частоты и температуры:
,
где 
– универсальная функция Кирхгофа.
Для абсолютно черного тела 
, значит 
. Универсальная функция Кирхгофа равна излучательной способности абсолютно черного тела. Функцию Кирхгофа также можно выразить через длину волны: 
.
