Termisk stråling

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 14. august 2022; verifikation kræver 1 redigering .

Termisk stråling - elektromagnetiske bølger udsendt af legemer på grund af deres indre energi . De udsendes af legemer med en temperatur større end 0 K , det vil sige af forskellige opvarmede legemer, hvorfor det kaldes termisk. Det har et kontinuerligt spektrum , hvor placeringen og intensiteten af det maksimale afhænger af kropstemperaturen. Ved afkøling skifter sidstnævnte til den langbølgelængde del af spektret [1] .

Termisk stråling udsendes for eksempel af opvarmet metal , jordens atmosfære , en hvid dværg [1] [2] , køleradiatorer på rumfartøjer, elektroniske lampeanoder , både olie- og infrarøde varmeapparater .

Grunden til, at stoffet udsender elektromagnetiske bølger, er arrangementet af atomer og molekyler fra ladede partikler, på grund af hvilket stoffet er gennemtrængt med elektromagnetiske felter . Især resulterer kollisioner af atomer og molekyler i deres stødexcitation efterfulgt af emission. Et karakteristisk træk er, at når emissiviteten beregnes som gennemsnit over den Maxwellske fordeling , startende fra energierne hν ∼ kT , begynder en eksponentiel cutoff i spektret. [3]

Hvis strålingen er i termodynamisk ligevægt med stof, kaldes en sådan stråling ligevægt . Spektret af sådan stråling svarer til spektret af et absolut sort legeme og er beskrevet af Plancks lov . Men i det generelle tilfælde er termisk stråling ikke i termodynamisk ligevægt med stof, så et varmere legeme køler ned, mens et koldere legeme tværtimod opvarmes. Spektret af sådan stråling er bestemt af Kirchhoffs lov .

Grundlæggende begreber og egenskaber ved termisk stråling

En krops energilysstyrke

Et legemes energilysstyrke er en fysisk størrelse, der er en funktion af temperaturen og numerisk lig med den energi, som kroppen udsender pr. tidsenhed pr. overfladeareal i alle retninger og over hele frekvensspektret. $R_{T}$

R_{T}={\frac {W}{tS))

; J/(s m²) \u003d W/m 2 .

[R_{T}]=

Spektral tæthed af energi lysstyrke

Den spektrale tæthed af energi lysstyrke er en funktion af frekvens og temperatur, der karakteriserer fordelingen af strålingsenergi over hele spektret af frekvenser (eller bølgelængder): ${\displaystyle r_{\omega ,T))$

R_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }r_{\omega ,T}\,d\omega .

En lignende funktion kan skrives i form af bølgelængden:

R_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }r_{\lambda ,T}\,d\lambda .

Det kan bevises, at den spektrale tæthed af energilysstyrke, udtrykt i frekvens og bølgelængde, er relateret af relationen

r_{\omega ,T}={\frac {\lambda ^{2}}{2\pi c}}r_{\lambda ,T}.

Kroppens absorptionskapacitet

Kroppens absorberingsevne er en funktion af frekvens og temperatur, der viser, hvilken del af energien fra elektromagnetisk stråling, der falder ind på kroppen, der absorberes af kroppen i frekvensområdet nær : ${\displaystyle a_{\omega ,T))$ $d\omega$ $\omega$

a_{\omega ,T}={\frac {d\Phi '_{\omega ,T}}{d\Phi _{\omega ,T}}},

hvor er energifluxen, der absorberes af kroppen, er energifluxen, der falder ind på kroppen i regionen nær . $d\Phi '$ $d\Phi$ $d\omega$ $\omega$

Kropsreflektivitet

Et legemes reflektionsevne er en funktion af frekvens og temperatur, der viser, hvilken del af energien af elektromagnetisk stråling, der falder ind på et legeme, der reflekteres fra det i frekvensområdet nær : ${\displaystyle b_{\omega ,T))$ $d\omega$ $\omega$

b_{\omega ,T}={\frac {d\Phi ''_{\omega ,T}}{d\Phi _{\omega ,T}}},

hvor er energifluxen reflekteret fra kroppen, er energifluxen indfaldende på kroppen i regionen nær . $d\Phi ''$ $d\Phi$ $d\omega$ $\omega$

Helt sort krop

En absolut sort krop er en fysisk abstraktion (model), som forstås som en krop, der fuldstændig absorberer al elektromagnetisk stråling, der falder på den. Til en helt sort krop

a_{\omega ,T}=1.

Grå krop

En grå krop er en krop, hvis absorptionskoefficient ikke afhænger af frekvens, men kun afhænger af temperatur:

a_{\omega ,T}=a_{T}<1.

Volumetrisk energitæthed af stråling

Den volumetriske strålingsenergitæthed er en funktion af temperaturen, numerisk lig med energien af elektromagnetisk stråling pr. volumenhed over hele frekvensspektret. $U_{T}$

Spektral energitæthed

Spektral energitæthed - - en funktion af frekvens og temperatur forbundet med strålingens volumetriske tæthed ved formlen ${\displaystyle U_{\omega ,T))$

U_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }U_{\omega ,T}\,d\omega .

Det skal bemærkes, at den spektrale tæthed af energilysstyrke for et sort legeme er relateret til den spektrale energitæthed ved følgende relation:

r_{\omega ,T}=f(\omega ,T)={\frac {c}{4}}U_{\omega ,T}.

Grundlæggende love for termisk stråling

Litteratur

Tashlykova-Bushkevich I. I. Fysik. Uch. godtgørelse. Ved 2 t. Del 2. Minsk, 2008.

Noter

↑ 1 2 M. A. Elyashevich. Termisk stråling // Fysisk encyklopædi : [i 5 bind] / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia (bd. 1-2); Great Russian Encyclopedia (bd. 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Hvid dværg . Hentet 18. juli 2013. Arkiveret fra originalen 25. december 2012. (ubestemt)
↑ A. V. Zasov, K. A. Postnov. Udstråling af en absolut sort krop // Generel astrofysik. - S. 32.

Litteratur

Termisk stråling - artikel fra Great Soviet Encyclopedia .

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Fantastisk norsk Britannica (online) Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4188872-8 J9U : 987007553273205171 LCCN : sh85059766 NDL : 00568821 NKC : ph694907