19 Тепловое излучение. Осн понятия и определения.

Энергия излучения возникает за счет энергии других видов в ре­зультате сложных молекулярных и внутриатомных процессов. При­рода всех лучей одна и та же. Они представляют собой распростра­няющиеся в пространстве электромагнитные волны. Источником теп­лового излучения является внутренняя энергия нагретого тела. Количество энергии излучения в основном зависит от физических свойств и температуры излучающего тела.

Излучение свойственно всем телам, и каждое из них излучает и поглощает энергию непрерывно, если температура его не равна 0°К. При одинаковых или различных температурах между телами, рас­положенными как угодно в пространстве, существует непрерывный теплообмен излучением.

При температурном равновесии тел количество отдаваемой энер­гии излучения будет равно количеству поглощаемой энергии излуче­ния. Спектр излучения большинства твердых и жидких тел непрерывен. Эти тела испускают лучи всех длин волн, от малых до больших.

Спектр излучения газов имеет линейчатый характер. Газы испус­кают лучи не всех длин волн. Такое излучение называется селектив­ным (избирательным). Излучение газов носит объемный характер.

В излучении твердого тела участвуют не только поверхностные частицы, но и весьма тонкий слой определен­ной толщины. Суммарное излучение с поверхности тела по всем на­правлениям полусферического пространства и по всем длинам волн спектра называется интегральным излучением (Q).

Интегральный лучистый поток, излучаемый единицей поверх­ности по всем направлениям, называется плотностью интегрального излучения тела. Он измеряется в ваттах на квадратный метр и обоз­начается

,

где dQ – элементарный поток излучения, испускаемый элементом поверхности dF.

Каждое тело способно не только излучать, но и отражать, погло­щать и пропускать через себя падающие лучи от другого тела. Если обозначить общее количество энергии излучения, падающей на тело, через Q, то часть энергии, равная А, поглотится телом, часть, равная R, отразиться, а часть, равная D, пройдет сквозь тело. Отсюда

,

или

.

Величину А называют поглощательной способностью. Она пред­ставляет собой отношение поглощенной энергии излучения ко всей энергии излучения, падающей на тело. Величину R называют отра­жательной способностью. R есть отношение отраженной энергии из­лучения ко всей падающей. Величину D называют пропускательной способностью. D есть отношение прошедшей сквозь тело энергии из­лучения ко всей энергии излучения, падающей на тело. Для боль­шинства твердых тел, практически не пропускающих сквозь себя энер­гию излучения, А + R = 1.

Если поверхность поглощает все падающие на нее лучи, т. е. А = 1, R = 0 и D == 0, то такую поверхность называют абсолютно черной. Если поверхность отражает полностью все падающие на нее лучи, то такую поверхность называют абсолютно белой. При этом D = 0, А= 0, R = 1. Если тело абсолютно прозрачно для тепловых лучей, то D = 1, R = 0 и А = 0. В природе абсолютно черных, белых и про­зрачных тел не существует, тем не менее, понятие о них является очень важным для сравнения с реальными поверхностями.

Если поверхность правильно отражает лучи (т.е. отражение сле­дует законам геометрической оптики), то такую поверхность называют зеркальной. Если падающий луч при отражении расщепляется на мно­жество лучей, идущих по всевозможным направлениям, то такое от­ражение называют диффузным.

При исследовании потоков излучения большое значение имеет распределение энергии излучения, испускаемой абсолютно черным телом по отдельным длинам волн спектра. Каждой длине волны лучей при определенной температуре соответствует определенная интенсив­ность излучения . Интенсивность излучения, или спектральная (монохроматическая) интенсивность излучения, представляет собой плотность потока излучения тела для длин волн от λ до λ +dλ, отне­сенная к рассматриваемому интервалу длин волн dλ

, (9.1)

где – спектральная интенсивность излучения абсолютно черного тела, Вт/м³.

20 Поглащательная, отражательная, пропускательная способность тела. Абсолютно черное тело.

Величину А называют поглощательной способностью. Она пред­ставляет собой отношение поглощенной энергии излучения ко всей энергии излучения, падающей на тело. Величину R называют отра­жательной способностью. R есть отношение отраженной энергии из­лучения ко всей падающей. Величину D называют пропускательной способностью. D есть отношение прошедшей сквозь тело энергии из­лучения ко всей энергии излучения, падающей на тело. Для боль­шинства твердых тел, практически не пропускающих сквозь себя энер­гию излучения, А + R = 1.

Если поверхность поглощает все падающие на нее лучи, т. е. А = 1, R = 0 и D == 0, то такую поверхность называют абсолютно черной.