Тепловое излучение - практически единственный вид излучения, который может быть равновесным

Излучательной способностью (энергетической светимостью) Е тела называется энергия электромагнитного излучения, испускаемого по всевозможным направлениям с единицы площади поверхности тела в единицу времени; выражается в Вт/м².

Поглощательной способностью (коэффициентом поглощения) А тела называется отношение энергии электромагнитного излучения, поглощаемой телом, к энергии, падающей на него (величина безразмерная). Опыт показывает, что излучательная и поглощательная способности тела зависят от природы тела, состояния его поверхности, термодинамической температуры Т и длины волны λ излучения. Поэтому вводят понятия о спектральной излучательной способности (Е_λ,T) и спектральной поглощательной способности тела (А_λ,T). Эти величины относятся к определенной длине волны и температуре.

Тело, которое при любой температуре полностью поглощает все падающее на него излучение любой длины волны, называется абсолютно черным телом. Его поглощательная способность равна единице:

(А_{λ , T} )_черн. = 1

Излучение,проникая в полость,многократно отражается от ее стенок и полностью поглощается. Если нагревать стенки полости, то в ней при определенной температуре возникает равновесное излучение, которое выходит наружу и представляет собой излучение а.

Основные законы теплового излучения абсолютно черного тела.

1. Закон Кирхгофа: отношение излучательной способности тела к его поглощательной способности не зависит от природы тела и для всех тел является одной и той же функцией длины волны и температуры:

называют функцией Кирхгофа. Она определяет излучательную способность абсолютно черного тела

так как (А_λ,T)_черн =1.Из закона Кирхгофа следует, что нагретые тела при определенной температуре преимущественно излучают те длины волн, которые они при этой же температуре сильнее поглощают (и наоборот

2. 2. Закон Стефана – Больцмана: полная (по всему спектру) излучательная способность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры:

Коэффициент пропорциональности σ=5,7∙10^-8 Вт/м²∙К⁴ называется постоянной Стефана-Больцмана.

3. Закон Вина (закон смещения): длина волны на которую приходится максимум энергии излучения абсолютно черного тела обратно пропорциональна абсолютной температуре:

С повышением температуры максимум энергии излучения смещается в сторону более коротких волн

Планк предположил, что свет распространяется определенными порциями или квантами. Энергия кванта ε = hν, где ν–частота излучения, h = 6,62 ∙ 10^-34 Дж∙с – постоянная Планка, не зависящая от частоты излучения.

Формула Планка для функции Кирхгофа имеет вид:

где k – постоянная Больцмана, с – скорость света в вакууме.

Излучение Солнца.Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения и их применение в медицине.

Основным источником теплового излучения в природе является Солнце Полная плотность потока солнечного излучения на верхней границе земной атмосферы составляет 1,93 кал/см²∙мин и называется солнечной постоянной. При прохождении через атмосферу мощность солнечного излучения уменьшается. В зависимости от состояния атмосферы и высоты Солнца над горизонтом, уменьшается также и солнечная постоянная. Изменяется и спектральный состав излучения.

Электромагнитное излучение, занимающее спектральную область от 0,76 мкм до 400 мкм (от красной границы видимого света до коротковолнового радиоизлучения) называется инфракрасным (ИК) излучением.

В медицине применяется более коротковолновая часть ИК-излучения. ИК-излучение невидимо для глаза. Основное его действие – тепловое, но может вызывать и химические реакции, например, действует на специальную фотоэмульсию.

Первичное действие ИК-излучения на организм состоит в прогревании поверхностно лежащих тканей; при этом излучение проникает в ткани на глубину до 2 см.

Искусственными источниками ИК-излучения являются лампы накаливания и специальные ИК-излучатели мощностью 500-600 Вт. Такой излучатель состоит из металлической спирали, которая навивается на керамическое основание.

Спираль нагревается электрическим током до температуры 400-500⁰ и становится источником ИК-излучения.

Электромагнитное излучение, занимающие спектральную область от 380 нм до 10 нм (от фиолетовой границы видимого света до длинноволнового рентгеновского излучения) называется ультрафиолетовым (УФ) излучением.

Оно делится на 2 области: от 380 до 200 нм – ближнее или флуоресцентное УФ-излучение; от 200 до 10 нм – дальнее или вакуумное.

УФ-излучение поглощается простым стеклом, а при длине волны меньше 200 нм поглощается тонким слоем любого вещества, включая воздух.

УФ-излучение оказывает сильное биологическое действие на живые организмы, которое может быть и полезным, и вредным. Его первичное действие связано с фотохимическими реакциями, происходящими в тканях при поглощении излучения. В ткани оно проникает на глубину до 1 мм и проявляется на месте воздействия эритемой.

В соответствии с особенностями биологического действия выделяют следующие зоны УФ-излучения:

Зона А (380-315 нм) – антирахитная – отличается укрепляющим и закаливающим организм действием. Используется в профилактических и гигиенических целях.

Зона В (315-280 нм) – эритемная – характеризуется эритемным действием и используется в лечебных целях.

Зона С (280-200 нм) – бактерицидная – отличается бактерицидным действием; используется в качестве средства дезинфекции.