Равновесное излучение и абсолютно черное тело

РАВНОВЕСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И АБСОЛЮТНО ЧЕРНОЕ ТЕЛО 103 [c.103]

Равновесное излучение и абсолютно черное тело [c.103]

Примером равновесного излучения является излучение в эвакуированной полости, стенки которой имеют постоянную и одинаковую повсюду температуру. Выходящее из такой полости через тонкое отверстие излучение называют черным излучением (или излучением абсолютно черного тела). [c.161]

Примером равновесного излучения может служить излучение в эвакуированной полости, стенки которой повсюду имеют постоянную и одинаковую температуру. Выходящее из такой полости через узкое отверстие излучение называют черным излучением (или излучением абсолютно черного тела). Черное излучение можно считать газом, состоящим из световых частица — фотонов. [c.465]

Не так просто обстоит дело с определением полного коэффициента поглощения А. Если данное тело облучается абсолютно черным телом той же температуры, то А сохраняет смысл физической константы. В указанных условиях А может быть функцией только температуры равновесного излучения. При облучении же тела другим телом, дающим произвольный спектр излучения, численное значение А оказывается зависяш,им также от особенностей и температуры этого другого тела. Даже при облучении данного тела абсолютно черным телом, но имеющим другую температуру, коэффициент А становится уже функцией обеих температур. Объясняется это тем, что при изменении температуры абсолютно черного тела количества энергии, испускаемой по разным X, изменяются не в одинаковой пропорции, т. е. качественный состав спектра излучения не остается прежним. Чтобы понять роль качественного состава падающего излучения, обратимся к простому примеру. [c.194]

К важным результатам приводит термодинамический анализ равновесного электромагнитного излучения. Рассмотрим замкнутую полость, где создан вакуум. Такую полость можно представить себе, например, в виде цилиндра с подвижным поршнем. Внутри полости находится абсолютно черное тело, имеющее температуру Т. Это абсолютно черное тело излучает в рассматриваемую полость следовательно, полость обладает определенной энергией. Предположим, что стенки цилиндра и поршень выполнены из полностью отражающего материала (это предположение мы вводим для упрощения расчетов — оно позволит нам не учитывать теплообмен со стенками полости). [c.190]

Представление о температуре излучения впервые было введено Б. Б. Голицыным (1893 г.). о представление позволило использовать методы термодинамики для рассмотрения излучения. Важно подчеркнуть, что понятие температуры излучения применимо только к равновесному излучению (именно поэтому мы и рассматриваем лишь излучение абсолютно черного тела). [c.190]

Абсолютно черное тело. Под абсолютно черным телом понимают такое идеальное тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение независимо от его спектрального состава, направления распространения и состояния поляризации. Абсолютно черное тело является теоретической моделью идеального излучателя, т. е. тем единственным эталоном, по сравнению с которым можно оценивать радиационные свойства всех реальных тел. Абсолютно черное тело является термодинамической моделью источника равновесного излучения. [c.5]

Вследствие изотропии равновесного излучения исходящий из каждого элемента объема полости непрерывный поток энергии является одинаковым по интенсивности для всех направлений, Убыль энергии в элементе объема компенсируется встречными потоками. Если взять излучающий объем на границе со стенкой полости, то отсюда следует вывод, что от каждого участка стенки исходит излучение, и притом равномерно во все стороны. Это излучение содержит как испущенный, так и отраженный свет. Но черная стенка не отражает света. Следовательно, испускаемое черным телом излучение является изотропным. Любой элемент поверхности абсолютно черного тела в любом направлении испускает один и тот же световой поток. Поэтому яркость абсолютно черного тела не зависит от направления и является функцией только температуры. Свяжем ее с плотностью энергии равновесного излучения-Рассмотрим рисунок 32. По определению яркости элемент поверхности стенки полости dS излучает под углом 0 к нормали в элемент телесного угла d(o поток энергии, равный [c.172]

Применительно к идеальной системе с полусферическим излучением абсолютно черного тела и с равновесной температурой в вакууме общий удельный поток энергии выражается законом Стефана — Больцмана, который после интегрирования исходной зависимости имеет вид [c.184]

Для абсолютно черного тела С = Со = 5,67 Вт/(м К ), для реальных серых тел С = еСо. Величина 8 называется степенью черноты и характеризует излучательную способность поверхности серого тела по отношению к абсолютно черному телу при той же температуре (О в < 1), Согласно закону Кирхгофа, чем больше тело излучает тепла, тем больше оно может его поглотить, поэтому при равновесном излучении степень черноты характеризует и поглощательные свойства тел. Значения е для некоторых материалов приведены в табл. 22.3. [c.820]

Численное значение постоянной излучения абсолютно черного тела было получено сначала экспериментально, а затем теоретически на основании квантовой теории равновесного излучения через постоянные Планка и Больцмана, что явилось теоретическим и экспериментальным подтверждением дискретности энергии. [c.9]

В силу общей природы электромагнитных волн основные законы, которым подчиняется излучение, являются для них общими. Эти законы получены применительно к идеальному телу, которым является абсолютно черное тело, и равновесному излучению. Равновесным называется излучение, при котором все тела, входящие в данную излучающую систему, имеют одинаковую температуру. [c.347]

Заметим, что в теории теплообмена, особенно в части ее технического применения, почти повсеместно употребляется последняя формула. Из всего вышеизложенного ясно, что применение этой формулы связано сразу с двумя предположениями, а именно с предположением- о равновесном излучении и об абсолютно черном теле. Совершенно ясно также, что на практике не реализуется ни то, ни другое. Оценить погрешности, вносимые этими допущениями, — фундаментальная задача теории теплообмена. Некоторые оценки по этому поводу даны в третьей главе этой части. [c.48]

Следует подчеркнуть, что величины ЬЕ и Е для каждого данного тела являются функциями его собственного температурного состояния и по самому смыслу не могут зависеть ни от индивидуальных особенностей окружающих тел, ни от температуры последних. Поэтому обе степени черноты и е относятся к категории физических констант тела, которое рассматривается как источник теплового излучения. Очевидно, сопоставление с помощью формул (7-8) и (7-9) степени черноты и коэффициента поглощения допустимо лишь при том условии, что этот коэффициент также представляет собой физическую константу, характеризующую другую сторону равновесного излучения — поведение данного тела как приемника излучения. Монохроматический коэффициент поглощения действительно является физической константой. Если данное тело облучается в интервале длин волн от (. до - - 6А. не абсолютно черным телом, а любым другим телом произвольной температуры, то изменяется по сравнению с вышеприведенными рассуждениями о законе Кирхгофа только количество падающей на данное тело энергии, но не ее качество. При этом нет оснований ожидать, чтобы относительная доля поглощаемой данным телом энергии могла бы изменяться коэффициент А продолжает однозначно определяться температурой тела. [c.177]

Тело называется абсолютно черным, если его поглощательная способность Лщ равна единице для излучений всех частот. Излучательную способность абсолютно черного тела будем обозначать через 6(0 . Очевидно, е<й = и,- Поэтому равновесное излучение называют также черным излучением. Закону Кирхгофа можно теперь дать следующую формулировку отношение лучеиспускательной способности тела к его поглощательной способности есть универсальная функция частоты и температуры тела, равная лучеиспускательной способности абсолютно черного тела. Излучательная способность тела тем больше, чем больше его поглощательная способность. Так как величина не может быть больше единицы, то из всех тел при одной и той же температуре абсолютно черное тело обладает наибольшей излучательной способностью. Из закона Кирхгофа следует также, что всякое тело при данной температуре излучает преимущественно лучи таких длин волн, которые оно при той же температуре сильнее всего поглощает. [c.681]

Значение зависит только от частоты и температуры абсолютно черного тела. Из закона Кирхгофа вытекает прямая пропорциональность между и Лу.г Для любого непрозрачного тела. Если при данной температуре Т тело не поглощает некоторой частоты V, то оно не может и испускать равновесного излучения этой же частоты (при Лу,7- =0 и =0)- [c.380]

В равновесном состоянии имеется единственный уровень Ферми б JV = 8/гр Вр, плотность излучения соответствует излучению абсолютно черного тела р (/21) = Рч.т (/21) и обмен между энергетическими уровнями сбалансирован Ги д + СП Таким образом, используя (10.1.2), имеем [c.273]

Следует подчеркнуть, что величины ЬЕ- и Е для каждого данного тела являются функциями его собственного температурного состояния и не могут зависеть ни от индивидуальных особенностей окружающих тел, ни от температуры последних. Поэтому обе степени черноты и е относятся к категории физических констант тела, которое рассматривается как источник теплового излучения. Очевидно, сопоставление с помощью формул (7-8) и (7-9) степени черноты и коэффициента поглощения допустимо лишь при том условии, что этот коэффициент также представляет собой физическую константу, характеризующую другую сторону равновесного излучения — поведение данного тела как приемника излучения. Монохроматический коэффициент поглощения действительно является физической константой. Если данное тело облучается в интервале длин волн от >- до не абсолютно черным те- [c.194]

Черное тело, обладающее достаточно малыми размерами (при этом его температура всегда одинакова во всех точках) и теплоемкостью М, помещено в описанную выше экспериментальную установку. Сначала оно было защищено от излучения и имело довольно низкую температуру. Затем тело было подвергнуто действию солнечного излучения. По какому закону повышается его абсолютная температура как функция времени Как будет вести себя этот закон вблизи равновесной температуры [c.102]

Рассмотрим равновесное состояние электромагнитного излучения, заключенного в кубический объем V при температуре Т. Такую систему иногда называют абсолютно черной полостью . Практически такой системой может быть полость в нагретом до некоторой температуры теле, в которой создан полный вакуум. Атомы стенок полости непрерывно испускают и поглощают электромагнитное излучение, так что в состоянии равновесия в полости должно быть некоторое количество электромагнитного излучения и ничего более. Если полость достаточно велика, то термодинамические свойства излучения в полости не должны зависеть от природы стенок. Соответственно этому можно наложить на поле излучения любые подходящие граничные условия. [c.278]

ЧЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, тепловое излучение абсолютно чёрного тела. Явл. равновесным излучением. Не зависит от природы излучающего в-ва и определяется его темп-рой. Св-ва Ч. и. подчиняются Планка закону излучения, Стефана — Больцмана закону излучения и др. законам теплового излучения. [c.852]

Таким образом, при температурах полной ионизации плазмы Т = 100 000 К, плотность энергии излучения в ней становится преобладающей. Это приводит к трудностям адиабатной изоляции плазмы при температурах термоядерных реакций (Т 1 ООО 000° К). Если интенсивность излучения абсолютно черного тела определяется однозначно его температурой (закон Стефана—Больцмана), то плазма термически равновесна. Но плазма в редких случаях излучает как черное тело и лучистое равновесие нарушается из-за наличия холодных стенок. Стенки не только поглош,ают лучистую энергию, но н оказывают каталитическое и электрическое воздействие на процессы в плазме. Наличие градиента температуры у стенок вызывает концентрационную диффузию и местное равновесие может восстановиться лишь тогда, когда скорость реакции велика по сравнению со скоростью диффузии. И, наконец, нерав-новесность может быть вызвана и наличием магнитно-гидродинамических эффектов, обусловленных наличием заряженных частиц. [c.233]

Интенсивность собственного излучения можно выразить через интенсивность абсолютно черного тела и коэффициент поглощения величиной la idl. Тогда изменение интенсивности излучения за счет поглощения и излучения среды выразится разностью между поглощенной энергией и энергией излучения в слое толщиной dl (для равновесной системы), что приводит к дифференциальному уравнению (18-9). В нем, как и ранее, Ii—-спектральная интенсивность излучения в направлении / /о—спектральная интенсивность излучения абсолютно черного тела при температуре среды. Индекс Ь> здесь опущен ради упрощения записи. Зависимости (18-9) можно придать другой вид, учитывая, что согласно закону Кирхгофа (16-53) для поглощающей среды lQ=Tif4Tta [c.422]

Пусть два тела с одинаковой температу рой находятся в термодинамическом равновесии и составляют изолированную систему. Тогда для каждого из тел собственное тепловое излучение равно поглопхен-ному внешнему излучению. Другими словами между телами происходит равновесное тепловое излучение. В этих условиях отношение плотности монохроматического потока излучения Е), к соответствующей поглощательной способности Л я не зависит от природы тела и равно плотности монохроматического потока излучения абсолютно черного тела о. я. [c.328]

Примеры равновесного излучения — излучение в эвакуированной полост стенки которой имеют постоянную и одинаковую повсюду температуру. Выходящ из такой полости через тонкое отверстие излучение называют черным излученш (или излучением абсолютно черного тела). Черное излучение можно считать газо состоящим из световых частиц — фотонов. [c.118]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...