Интеграл решение Математика Информатика Машиностроительное черчение Задачи физика Лекции электротехника Сопромат История искусства Ядерные реакторы Задачи электротехника Инженерная графика Начертательная геометрия
Электромагнетизм Курс лекций по оптике Интерференция света Дифракция света Квантовые явления Применение фотоэффекта Современная физика атомов и молекул Радиоактивное излучение и его виды

ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Излучение и поглощение энергии.

 Если на какое-либо тело падает поток излучения Фо, то часть потока Фотр<Фо отражается от поверхности тела обратно: от матовой поверхности – диффузно во все стороны, от гладкой поверхности – зеркально. При не слишком большой толщине слоя часть падающего излучения пройдет насквозь и за телом будет наблюдаться поток излучения Фпрох<Фо. Наконец, часть потока, проникающего в тело, будет поглощаться и превращаться в другие формы энергии, в конечном счете – в тепло (рис.37.1).

Распределение потока излучения, падающего на полупрозрачную пластину.

 Используя закон сохранения энергии, можно записать:

 Фо = Фотр + Фпогл + Фпрох. (37.1)

  Разделив обе части равенства (37.1) на Фо, получим:

 (37.2)

Безразмерное отношение  называется лучеотражательной или просто отражательной способностью или коэффициентом отражения.

 

Отношение  называется лучепоглощательной способностью тела

( коэффициент поглощения).

 Наконец, отношение   можно назвать лучепропускательной способностью или коэффициентом пропускания излучения.

  Итак, можно записать

 1 = r + а + D. (37.3)

 Величина D, характеризующая прозрачность тела, зависит от толщины последнего. При достаточной толщине любое тело практически непрозрачно. Необходимо отметить возможность очень сильной зависимости D от длины волны. Например, чистый кремний непрозрачен для видимого света при толщинах более 1000 Å (заметим, что при меньшей толщине все вещества прозрачны в видимой части спектра), однако в инфракрасной области он остается прозрачным. На дне океана из «прозрачной» морской воды – всегда тьма…

 Большинство же твердых тел непрозрачно уже при сравнительно небольшой толщине. В этом случае D = 0 и

 1 = r + а.

 Отражательная способность r такого тела зависит от атомного строения тела, состояния его поверхности (зеркальная или матовая), спектральной характеристики падающего на него излучения. Тело, которое абсолютно не поглощает падающее излучение и полностью отражает все падающие на него лучи, называется абсолютно белым телом.

  Для него а = 0; r = 1. Наблюдаемый цвет такого тела полностью определяется спектральным составом освещающего его излучения.

  Тело, полностью поглощающее все падающее на него излучение, называется абсолютно черным телом.

 Для него а = 1; r = 0. При освещении такого тела любым источником света оно не будет ничего отражать и представляется черным. Например, для сажи в области видимого света а » 0.99, что и обусловливает ее черный цвет. Однако в инфракрасной области коэффициент отражения сажи увеличивается и абсолютно черной ее уже считать нельзя.

 Тело, поглощательная способность которого меньше единицы, но одинакова для всех длин волн, называется серым телом. Сюда относится большинство реальных тел.

 Исследования показывают, отражательная и поглощательная способности веществ зависят не только от длины волн облучения, но и от температуры. Поэтому обычно анализируют соответствующие зависимости аl,Т и rl,Т, между которыми по-прежнему существует взаимосвязь:

  rl,Т = 1 - аl,Т.  (37.4)

 Зависимость аl,Т и rl,Т от длины волны обусловливают видимую окраску несамосветящегося тела. Тело, интенсивно поглощающее излучение всех длин волн, кроме, например, зеленого (l » 550 нм), при освещении его белым светом будет выглядеть зеленым. При освещении такого тела монохроматическим «незеленым» светом, такое тело ничего не отражает и выглядит черным. Так что каждое несамосветящееся тело обладает не цветом, а лучеотражательной способностью. Если нет облучения, то нет и цвета. «Ночью все кошки серы».

 «Холодное свечение», как следствие физического явления флуоресценции предоставляется интересующемуся студенту для самостоятельного изучения.


Квантовые усилители и генераторы