Часть 2 Квантовая оптика Тема 5 Тепловое излучение

Часть 2 Квантовая оптика Тема 5. Тепловое излучение - это равновесное электромагнитное излучение, зависящее от температуры тела.

Характеристики теплового излучения F - поток излучения, Вт (энергия теплового излучения, испускаемая всей поверхностью тела в 1 с); R - энергетическая светимость, Вт/м 2 (поток излучения с единичной площади поверхности тела);

rw, rl - испускательная способность или спектральная плотность энергетической светимости (мощность теплового излучения с единичной площади поверхности тела в единичном спектральном диапазоне).

A - коэффициент поглощения (отношение поглощённого потока к падающему); aw, al - поглощательная способность (отношение мощности поглощённого потока к мощности падающего потока в диапазоне частот w - w+dw на единичную площадь aw=1 для абсолютно поверхности). чёрного тела (АЧТ); aw=const для серого тела.

Закон Кирхгофа Отношение испускательной способности тела к его поглощательной способности зависит от температуры тела, но не от его природы. - функция Кирхгофа Функция Кирхгофа равна испускательной способности АЧТ.

Закон Стефана-Больцмана Энергетическая светимость АЧТ пропорциональна абсолютной температуре тела в четвёртой степени. s - постоянная Стефана Больцмана - для серого тела; A - коэффициент поглощения.

rl Испускательная способность АЧТ T 1 > T 2 > T 3 T 1 T 2 T 3 lmax l

Закон смещения Вина Произведение длины волны, соответствующей максимуму испускательной способности АЧТ, и абсолютной температуры тела остаётся постоянным при изменении его температуры. - постоянная Вина

Второй закон Вина Максимальное значение испускательной способности АЧТ пропорционально абсолютной температуре в пятой степени.

Методы измерения температуры 1. Радиационная температура 2. Цветовая температура 3. Яркостная температура Tя - температура АЧТ, при которой его испускательная способность равна испускательной способности нити накаливания пирометра. T > Tя

Пирометрия - это метод дистанционного измерения температуры непрозрачного объекта.

Устройство пирометра

Классическая теория равновесного теплового излучения 1. Взаимодействие теплового излучения с веществом происходит непрерывно. 2. Энергия осциллятора может принимать произвольные значения. Формула Рэлея-Джинса

rl классическая теория опыт lmax l

Квантовая теория взаимодействия теплового излучения с веществом (Планк, Эйнштейн, Бор) Гипотеза Планка: 1. Энергия осциллятора не может принимать произвольные значения, а должна быть кратной определённой величине: W=n. W 0; 2. Поглощение и излучение электромагнитного поля происходит порциями (квантами).

Формула Планка