Спектральная поглощательная способность - величина безразмерная.

 

Величины  и  - зависят от природы тела, его термодинамической температуры и при этом различаются для излучений с различными частотами. Поэтому эти величины относят к определённым T и ν (вернее, к достаточно узкому интервалу частот от n до n+dn).

Спектральная поглощательная способность (коэффициент поглощения) для любых тел разный и зависит от t^o и .

Рис. 34.1

 

Тело, способное поглощать полностью при любой температуре, всё падающее на него излучение любой частоты (), называется чёрным.

 

Следовательно, спектральная поглощательная способность чёрного тела для всех частот (или длин волн) и температур тождественно равна единице (  или ).

Абсолютно чёрных тел (АЧТ) в природе нет, однако такие тела, как сажа, платиновая чернь, чёрный бархат и другие в определённом интервале частот по своим свойствам близки к ним.

 

  Модель АЧТ. Идеальной моделью чёрного тела является замкнутая полость с небольшим отверстием, внутренняя поверхность которой зачернена (рис.34.2).

 

Рис. 34.2 Модель АЧТ

 

Луч света, попавший внутрь такой полости, испытывает многократные отражения от стенок, и практически полностью поглощается. 

Вследствие чего открытые окна домов со стороны улицы кажутся чёрными, хотя внутри комнат достаточно светло из-за отражения света от стен.

Наряду с понятием АЧТ (черного тела) используют понятие серого тела (СТ).

Серое тело – тело, поглощательная способность которого меньше единицы, но одинакова для всех частот и зависит только от температуры (t^o), материала и состояния поверхности тела.  .

 

 

Закон Кирхгофа

 

Кирхгоф, опираясь на второй закон термодинамики и анализируя условия равновесного излучения в изолированной системе тел, установил количественную связь между спектральной плотностью энергетической светимости и спектральной поглощательной способностью тел.

 

Закон Кирхгофа утверждает:

Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; и является для всех тел универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры.

.

(35.1)

 

Т.о ., универсальная функция Кирхгофа , есть не что иное, как спектральная плотность энергетической светимости чёрного тела.

 

Следовательно, согласно закону Кирхгофа, для всех тел отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности равно спектральной плотности энергетической светимости чёрного тела при той же температуре и частоте.

Из закона Кирхгофа следует:

1. Спектральная плотность энергетической светимости любого тела в любой области спектра всегда меньше спектральной плотности энергетической светимости чёрного тела  (при тех же значениях  и Т ), т.к. .

2. Если тело при данной температуре Т не поглощает электромагнитные волны в интервале частот от n до n + d n, то оно их в этом интервале частот при температуре T и не излучает, т.к. при

Используя закон Кирхгофа, выражение для энергетической светимости тела можно записать в виде:

.

(35.2)

 

Для серого тела:

	,	(35.3)
где		(35.4)

энергетическая светимость черного тела (она зависит только от температуры).

 

З акон Кирхгофа описывает только тепловое излучение.

 

Излучение, которое закону Кирхгофа не подчиняется, не является тепловым.