Тепловое излучение. Люминесценция.

Теплово́е излуче́ние — электромагнитное излучение со сплошным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их внутренней энергии. Один из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции).

В физике для расчёта теплового излучения принята модель абсолютно чёрного тела, тепловое излучение которого описывается законом Стефана — Больцмана. Излучение же реальных тел подчиняется закону излучения Кирхгофа.

Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.

Основные свойства теплового излучения

1)Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности. 2)Интенсивность теплового излучения неравномерна по частотам и имеет явно выраженный максимум при определенной частоте. 3)C ростом температуры общая интенсивность теплового излучения возрастает.

4)C ростом температуры максимум излучения смещается в сторону больших частот (меньших длин волн). 5)Тепловое излучение характерно для тел независимо от их агрегатного состояния. 5)Самым важным и отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит что если мы поместим тело в термоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии.

Абсолютно черное тело - это физическая абстракция(модель), под которой понимают тело, полностью поглащающее всё падающие на него электромагнитное излучение - для абсолютно черного тела

Серое тело - это такое тело, коэффициент поглощения которого не зависит от частоты, а зависит только от температуры - для серого тела

Объемная плотность энергии излучения - - функция температуры, численно равная энергии электромагнитного излучения в единицу объема по всему спектру частот

Спектральная плотность энергии

Спектральная плотность энергии - - функция частоты и температуры, связанная с объемной плотностью излучения формулой:

Следует отметить, что спектральная плотность энергетической светимости для абсолютно черного тела связана со спектральной плотностью энергии следующим соотношением:

- для абсолютно черного тела

Люминесценция — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке.

Это значит, что яркость люминесцирующего объекта в спектральном диапазоне волн его излучения существенно больше, чем яркость абсолютно чёрного тела в этом же спектральном диапазоне, имеющего ту же температуру, что и люминесцирующее тело.

Физическая природа люминесценции состоит в излучательных переходах электронов атомов или молекул из возбуждённого состояния в основное. При этом причиной первоначального их возбуждения могут служить различные факторы: внешнее излучение, температура, химические реакции и др.

Люминесцентное свечение тел принято делить на следующие виды:фотолюминесценция — свечение под действием света (видимого и УФ-диапазона). Она, в свою очередь, делится на

флуоресценцию (время жизни 10⁻⁹-10⁻⁶ с);

фосфоресценцию,хемилюминесценция, сонолюминесценция рентгенолюминесценция радиолюминесценция —. электролюминесценцияВ настоящее время наиболее изучена фотолюминесценция.

Спектром люминесценции называют зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины волны испускаемого света. Наиболее простые — атомные спектры, в которых указанная выше зависимость определяется только электронным строением атома. Спектры молекул гораздо более сложные вследствие того, что в молекуле реализуются различные деформационные и валентные колебания. При охлаждении до сверхнизких температур сплошные спектры люминесценции органических соединений, растворенных в определенном растворителе, превращаются в квазилинейчатые. Это явление получило название эффекта Шпольского. Это ведёт к снижению предела обнаружения и повышению избирательности определений, расширению числа элементов, которые можно определять люминесцентным методом анализа.