Цеплавое выпраменьванне

Цеплавое выпраменьванне(1-5)

                                         Пытанні:

1.Цеплавое выпраменьванне. Выпраменьвальная і паглынальная здольнасці цела. Закон Кірхгофа і яго вынікі.

2.Выпраменьванне абсалютна чорнага цела. Закон Стэфана-Больцмана.

3.Размеркаванне энергіі ў спектры абсалютна чорнага цела. Закон зрушэння Віна.

4.Формула Рэлея-Джынса. Фатоны.

5.Формула Планка.

6.Аптычная піраметрыя.

1.Цеплавое выпраменьванне. Выпраменьвальная і паглынальная здольнасці цела. Закон Кірхгофа і яго вынікі.

Усе целы (цвёрдые, вадкасныя, газападобныя) пры любой тэмпературы праменьваюць энергію.Пры гэтым энергія ўнутраных хаатычных цеплавых рухаў часціц цела непарыўна пераўтвараецца ў энергію электрамагнітнага выпраменьвання.Выпраменьванне цел пры іх награванні называецца тэмпературным ці цеплавым выпраменьваннем.

Цеплавое выпраменьванне знаходзіцца ў раўнаважным стане з цела, што выпраменьвае, і называецца раўнаважным.

Інтэнсіўнасць раўнаважнага цеплавога выпраменьвання ўзрастае пры павышэнні тэмпературы цела.

Вадкасці і цвёрдые целы даюць суцэльны спектр выпраменьвання, а газы і пара – лінейчастыя і паласатыя.

Пры невысокіх тэмпературах выпраменьваюцца ў асноўным электрамагнітныя хвалі інфрачырвонай вобласці спектра.

Цеплавое выпраменьванне. Выпраменьвальная і паглынальная здольнасці цел

Энергетычная свяцільнасць R(T) вызначае энергію, якая выпраменьваецца адзінкай паверхні нагрэтага цела ў адзінку часу па ўсіх напрамках і па ўсяму спектру (0<λ<∞).

Калі ў інтэрвале даўжынь хваль выпраменьваецца энергія dR(λ,T), то паток энергіі, які прыходзіцца на адзінкавы інтэрвал даўжынь хваль dλ, называецца выпраменьвальнай здольнасцю цела r (λ,T):

r(λ,T) = dR(λ,T)/dλ .

Пры тэмпературы Т у інтэрвале (λ-dλ, λ+dλ) выконваецца закон захавання энергіі:

dФо = dФа + dФп + dФпр,

1 = dФа/dФо + dФп/dФо + dФпр/dФо,      

 1 = k(λ,T) + α(λ,T) + β(λ,T).

 k(λ,T), α(λ,T), β(λ,T)  - спектральныя

 каэфіцыенты адбіцця, паглынання

і прапускання.

Цеплавое выпраменьванне

Каэфіцыент  α(λ,T) = dФп/dФо  характырызуе паглынальную здольнасць цела, якая як і  r(λ,T) залежыць ад даўжыні хвалі  λ, тэмпературы  T  і прыроды цела.Цела, якое поўнасцю паглынае выпраменьванне любой даўжыні хвалі, называецца абсалютна чорным. α(λ,T)= 1

А.Ч.Ц.: сажа,  плаціна, чорны аксаміт.

Мадэль А.Ч.Ц. – невялікая адтуліна А

ў  непразрыстай   сценцы   замкнёнай

поласці  ЗП.

Цела, паглынальная здольнасць якога меншая адзінкі, але аднолькавая для ўсіх даўжынь хваль, называецца шэрым.

α(λ,T)< 1

Закон Кірхгофа і яго вынікі (1859г.)

Стасунак выпраменьвальнай здольнасці

да  паглынальнай  для  любых  цел пры

дадзенай  тэмпературы  і  даўжыні хвалі

аднолькавы, не  залежыць  ад прыроды

цела       і     з’яўляецца     ўніверсальнай

функцыяй даўжыні хвалі і тэмпературы

                                    r(λ,T)/ α(λ,T)= f(λ,T).

Для абсалютна чорнага цела α(λ,T) = 1, таму f(λ,T) = r(λ,T) – універсальная функцыя Кірхгофа, роўная выпраменьвальнай здольнасці абсалютна чорнага цела.

Вынікі:

• Найбольшай выпраменьвальнай здольнасцю r(λ,T) пры дадзенай тэмпературы Т валодае абсалютна чорнае цела.
• У цела з большай выпраменьвальнай здольнасцю і паглынальная здольнасць большая (правіла Прэва).
• Спектральныя вобласці выпраменьвання і паглынання ў цела аднолькавыя.

2.Выпраменьванне абсалютна чорнага цела. Закон Стэфана-Больцмана.

Энергетычная свяцільнасць вызначаецца роўнасцю

[pic 1]

Закон чытаецца: Энергетычная свяцільнасць абсалютна чорнага цела прама прапарцыйна абсалютнай тэмпературы ў чацвёртай ступені  

                         R(T) = σT4.