ФИТР БНТУ – Портал Студентов

§ 6. Закон Стефана — Больцмана

Закон Кирхгофа *) ставит в центр внимания теории теплового излучения функцию , представляющую собой испускательную способность черного тела. Определение вида этой функции явилось основной задачей учения о температурном излучении. Решение задачи было получено не сразу. Сначала был установлен теоретически и экспериментально закон, определяющий суммарное излучение черного тела (закон Стефана –Больцмана); затем были определены некоторые основные черты искомой функции (закон Вина), найден весьма точный экспериментальный ход ее в зависимости от для разных Т и, наконец, после ряда неудачных попыток, имевших, однако, огромное значение для понимания вопроса (В. А. Михельсон, Рэлей—Джинс, Вин, Лорентц), удалось найти окончательное теоретическое решение задачи (Планк, 1900 г.) Необходимо упомянуть, что оно было найдено только путем решительного принципиального изменения основных положений физики, путем создания теории квантов, заложившей принципиально новую базу физической науки. Эта новая теория оказалась столь важной и плодотворной, что дальнейшее развитие ее составило главное содержание теоретической физики за все последующие годы и охватило почти все области нашей науки.

Читать полностью »

§ 5. Излучение нечерных тел

Нечерными телами в противоположность черным называют тела с поглощательной способностью , меньшей единицы. К этой категории принадлежат практически все тела, начиная от сажи, коэффициент поглощения которой близок к 0,99, и кончая хорошо полированными металлами, для которых коэффициент поглощения не превосходит нескольких процентов.

Рис. 1.7. Испускательная способность чёрного тела и вольфрама при температуре 2450 К.

Пунктирная кривая, дающая отношение , показывает, что относительное излучение вольфрама растет по мере уменьшения длины волны (селективность излучения вольфрама).

Читать полностью »

§ 4. Применение закона Кирхгофа. Абсолютно черное тело

Рис. 1.4. Темные места разрисованного фарфора (а) при накаливании излучают сильнее (б)

Закон Кирхгофа и многочисленные его следствия хорошо подтверждаются на опыте. Например, внося в горячее несветящееся водородное пламя кусок расписанного фарфора с

темным рисунком на белом поле, можно видеть при накаливании фарфора яркий (сильно излучающий) рисунок на сравнительно темном поле (рис. 1.4). Но если внести такой кусок внутрь закрытой полости (печки), снабженной лишь небольшим отверстием для наблюдения, и сильно прогреть стенки печки, то мы не сможем различить рисунок на раскаленном черепке, излучающем практически равномерно: светлые места меньше излучают, но больше отражают, темные места – наоборот.

Читать полностью »

§ 3. Закон Кирхгофа

Рис. 1.3. Спектральная зависимость испускательной способности черного тела при Т=2900К.

а- зависимость от , выраженная в равномерной шкале частот;

б-  зависимость от , выраженная в равномерной шкале длин волн. Площадь заштрихованного участка дает поток , приходящийся на интервал частот или соответствующий интервал длин волн .

Читать полностью »

§ 2. Тепловое излучение и правило Прево

Основная величина, характеризующая тепловое состояние тела, есть его температура. Эта величина является определяющей также и в явлениях теплового излучения, что можно без труда усмотреть из следующего грубого опыта. Нагревая какое-либо тугоплавкое вещество (уголь, металл), мы замечаем, что видимое на глаз (тёмнокрасное) свечение появляется лишь при определенной температуре (около 500° С). По мере повышения температуры свечение становится ярче и обогащается более короткими волнами, переходя примерно при 1500° С в яркое белое каление. Контролируя свечение спектроскопом, мы можем видеть, как по мере повышения температуры постепенно развивается сплошной спектр свечения, начиная от узкой области красного излучения () и переходя постепенно в полный видимый спектр. Наблюдая свечение при помощи термоэлемента, можно обнаружить и инфракрасное, и ультрафиолетовое излучение нагреваемого тела.

Читать полностью »