Kirchhoffs strålingslov

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 22. december 2021; verifikation kræver 1 redigering .

Kirchhoffs strålingslov er en fysisk lov etableret af den tyske fysiker Gustav Kirchhoff i 1859 .

Beskrivelse

Den nuværende ordlyd af loven lyder som følger:

Forholdet mellem ethvert legemes emissivitet og dets absorptionskapacitet er det samme for alle legemer ved en given temperatur for en given frekvens og afhænger ikke af deres form og kemiske natur.

Det er kendt, at når elektromagnetisk stråling falder på et bestemt legeme, reflekteres en del af det, en del absorberes, og en del kan transmitteres. Andelen af absorberet stråling ved en given frekvens kaldes kroppens absorbans . På den anden side udstråler hver opvarmet krop energi i henhold til en bestemt lov kaldet kroppens emissivitet . $a(\omega ,T)$ $r(\omega ,T)$

Mængderne og kan variere meget, når man bevæger sig fra et legeme til et andet, men ifølge Kirchhoffs strålingslov afhænger forholdet mellem emitterende og absorberende kræfter ikke af kroppens natur og er en universel funktion af frekvens ( bølgelængde ) og temperatur: $a(\omega ,T)$ $r(\omega ,T)$

{\frac {r(\omega ,T)}{a(\omega ,T)))=f(\omega ,T)

Per definition absorberer en helt sort krop al stråling, der falder på den, det vil sige for den . Derfor falder funktionen sammen med emissiviteten af et absolut sort legeme, beskrevet af Plancks formel , som et resultat af hvilket emissiviteten af ethvert legeme kun kan findes baseret på dets absorptionsevne. $a(\omega ,T)=1$ $f(\omega ,T)$

Virkelige kroppe har mindre absorptionsevne end enhed, og derfor mindre end en fuldstændig sort krops emissivitet. Legemer, hvis absorptionsevne ikke afhænger af frekvens, kaldes grå. Deres spektrum har samme form som en helt sort krop. I det generelle tilfælde afhænger kroppens absorptionskapacitet af frekvens og temperatur, og deres spektrum kan afvige væsentligt fra spektret af en absolut sort krop. Studiet af forskellige overfladers emissivitet blev først udført af den skotske videnskabsmand Leslie ved hjælp af sin egen opfindelse - Leslie-terningen .

I teoretiske undersøgelser er det mere bekvemt at bruge frekvensfunktionen til at karakterisere den spektrale sammensætning af termisk ligevægtsstråling . I eksperimentelt arbejde er det mere bekvemt at bruge bølgelængdefunktionen . Begge funktioner er relateret til hinanden ved formlen $f(\omega ,T)$ $\phi (\lambda ,T)$

$f(\omega ,T)={\frac {2\pi c}{\omega ^{2}}}\phi (\lambda ,T)={\frac {\lambda ^{2}}{ 2\pi c}}\phi (\lambda ,T)$

Anvendelser af Kirchhoffs lov

I astrofysik

I astrofysik anvendes Kirchhoffs lov ofte i følgende form:

j_{\nu }=\alpha _{\nu}\cdot B_{\nu}\venstre(T\højre)

hvor er strålingskoefficienten (den energi, der udsendes af en volumenhed i en enhedsfrekvensinterval pr. rumvinkelenhed pr. tidsenhed); er absorptionskoefficienten under hensyntagen til stimuleret emission ( , hvor er stoffets tæthed, og og er henholdsvis opaciteten og den effektive vejlængde af fotoner for frekvensen ); er intensiteten af strålingen fra en absolut sort krop. $j_{\nu }$ $\alpha _{\nu }$ $\alpha _{\nu }=\chi _{\nu }\rho =1/l_{\nu }$ $\rho$ $\chi _{\nu }$ $l_{\nu }$ $\nu$ $B_{\nu }(T)$

Kirchhoffs lov er kun gyldig i tilfælde af termisk ligevægt . Det bruges dog ofte til ikke-ligevægtssystemer, når strålingen ikke er i ligevægt med stoffet, og dens frekvensfordeling adskiller sig væsentligt fra Planck. I dette tilfælde viser antagelsen om termodynamisk ligevægt mellem partiklerne af det udstrålende stof sig ofte (men ikke altid) at være en god tilnærmelse. Graden af afvigelse fra Kirchhoff-loven kan tjene som et mål for forskellen mellem stråling fra rumobjekter og termisk stråling.

Litteratur

Kirchhoff lov om stråling / Nadezhin D. K. // Rummets fysik: Lille encyklopædi / Redaktion: R. A. Sunyaev (chefred.) og andre - 2. udg. - M .: Soviet Encyclopedia , 1986. - S. 300. - 783 s. — 70.000 eksemplarer.
Kirchhoffs lov // Fysikforløb , bind 3 / Savelyev I.V .. - 4. udg. - Sankt Petersborg. : Lan , 2016. - S. 10. - 308 s. - 200 eksemplarer.
Planck, M. Theory of Heat Radiation. — 2. - P. Blakistons søn & Co , 1914.
Mihalas, D.; Weibel-Mihalas, B. Fundamenter for strålingshydrodynamik . - Oxford University Press , 1984. - ISBN 0-19-503437-6 .
Chandrasekhar, S. Radiativ overførsel . — Revideret genoptryk. - Dover Publications , 1960. - ISBN 978-0-486-60590-6 .
Goody, R.M.; Yung, YL Atmosfærisk stråling : teoretisk grundlag . — 2. - Oxford University Press , 1989. - ISBN 978-0-19-510291-8 .

Links

Physical Encyclopedia, v.2 - M.: Great Russian Encyclopedia s.368 og s.369
Chefredaktør A. M. Prokhorov. Kirchhoff strålingslov // Physical Encyclopedic Dictionary. - Sovjetisk encyklopædi . - M. , 1983. (Russisk)
Kirchhoff, G. Ueber das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorptionsvermögen der Körper für Wärme and Licht (tysk) // Annalen der Physik und Chemie : magazin. - 1860. - Bd. 109 , nr. 2 . - S. 275-301 . - doi : 10.1002/andp.18601850205 . - .
Milne, E.A. Thermodynamics of the Stars // Handbuch der Astrophysik . - 1930. - T. 3, del 1 . - S. 63-255 .

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)