Теоретические сведения. Тепловое излучение есть испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тел

Тепловое излучение есть испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тел. Интенсивность теплового излучения характеризуется величиной потока энергии, измеряемой в ваттах. Поток энергии, испускаемой единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям (в пределах телесного угла ), называют энергетической светимостью R (Bт×м ^-2 ). Распределение энергии в спектре излучения описывается спектральной плотностью энергетической светимости r_n,T (называемой также лучеиспускательной способностью тела):

(Bт×м ^-3 )

где dR_n - поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела в интервале dn.

Энергетическая светимость и спектральная плотность энергетической светимости связаны соотношением:

.

Если на элементарную площадку поверхности тела падает поток энергии dФ_w с частотой в интервале dw, а поглощается его часть dФ¢_w, то безразмерная величина называется поглощательной способностью тела.

Тела, для которых a = 1, называются абсолютно черными.

Отношение спектральной плотности энергетической светимости тела r_n,T к его коэффициенту поглощения одинаково для всех тел (закон Кирхгофа). Т.к. для абсолютно черного тела a_n,T = 1,то

,

где - спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела.

Закон Стефана-Больцмана связывает энергетическую светимость абсолютно черного тела с его абсолютной температурой:

,

где s - коэффициент пропорциональности, названный постоянной Стефана-Больцмана, s = 5,67×10^-8 Вт×м^-2 ×K^-4

Длина волны в спектре излучения абсолютно черного тела, соответствующая наибольшей спектральной плотности энергетической светимости, обратно пропорциональна абсолютной температуре тела (закон Вина):

,

где b = 2,86 × 10^{-3 м} ×K