Равновесие топлинното излъчване

Ако се създаде някаква обвивка непрозрачен за електромагнитни вълни и ще я поддържа при постоянна температура, равновесието се установява в него. Всички на енергия, излъчена от вътрешната повърхност на корпуса, то ще бъде същата и се абсорбира. Радиация в затворена система адиабатно (не обменят топлина с външната среда) се нарича равновесие. Ако създадете една малка дупка в стената на промяната на равновесие кухина леко и излиза от радиация кухина ще съответства на равновесие на радиация.

Ако дупката е да се изпрати на гредата, след многократно отражение и поглъщане по стените на кухината не ще бъде в състояние да се върне навън. Това означава, че за такъв коефициент на абсорбция отвор (L, Т) = 1.

Отчетено е затворена кухина с малка дупка е един от моделите на абсолютно черно тяло.

Telomnazyvaetsya абсолютно черно тяло, който абсорбира всички радиация, попадаща върху него, независимо от посоката на падащата светлина, нейният спектрален състав и поляризацията (който не отразява нищо и не липсва).

За абсолютно черно тяло спектралната плътност на излъчване е универсална функция от дължината на вълната и температура, F (L, Т) и не зависи от неговата природа.

Всички органи в природата частично отразяват падащото лъчение на повърхността им и следователно не принадлежат към абсолютно черни тела. Ако коефициент монохроматичен абсорбция на тялото е еднакъв за всички дължини на вълните и е по-малко от единица (а (L, Т) = В = конст<1), то такое тело называетсясерым. Коэффициент монохроматического поглощения серого тела зависит только от температуры тела, его природы и состояния его поверхности.

Kirchhoff е показано, че за всички органи, независимо от тяхното естество, съотношението на спектралната плътност на излъчване на коефициента на поглъщане монохроматичен е същото като универсална функция от дължината на вълната и температура, F (L, Т). и че спектралната плътност на излъчване на абсолютно черно тяло:

Уравнение (3) представлява закон на Кирхоф.

право Kirchhoff може по този начин да бъдат формулирани: за всички телефонна система в термодинамично равновесие, съотношението на спектралната плътност на излъчване на коефициента на поглъщане монохроматичен е независим от характера на тялото, е един и същ за всички органи функция зависи от дължината на вълната L и температура Т.

От изложеното по-горе, и с формула (3) е ясно, че при дадена температура по-висока излъчват тези сиви тела, които имат голям коефициент на абсорбция, и най-силно излъчват абсолютно черно тяло. Тъй като абсолютно черно тяло на (L, Т) = 1, тогава от уравнение (3) означава, че универсален функция F на (L, Т) е спектралната плътност на абсолютно черно тяло на излъчване

Законите на абсолютно черно тяло радиация

Изразът за спектралната плътност на абсолютно черно тяло на излъчване първо се получава от немски физик Макс Планк. Според хипотеза Планк Спектър на излъчваната енергия електромагнитни вълни атома вещество може да се случи само индивид "части" - кванти. В този случай, кванта на светлинна енергия е пропорционална на честотата п:

Постоянен е наречен постоянна, в часа на Планк е скоростта на светлината във вакуум. Въз основа на тази хипотеза, като се използват статистически методи, се получава по следната формула за универсален функция F. който включва фотонна енергия Н N:

където к е константа на Болцман.

Формулата за универсален функция, която зависи от L на вълната (вместо честота п) може да бъде получена посредством определянето на осветеност спектралната плътност на мощността

.

В "минус" не е важно, а е отражение на факта, че г н дл имат различни знаци (т.е., ако е л увеличава, п намалява)