ответы на лабораторную

1)

Абсолютно чёрное тело — физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах.

Энергетическая светимость тела -- физическая величина, являющаяся функцией температуры и численно равная энергии, испускаемой телом в единицу времени с единицы площади поверхности по всем направлениям и по всему спектру частот.

 ;     Дж/с·м²=Вт/м²

2)

Спектральная плотность энергетической светимости

Спектральная плотность энергетической светимости — функция частоты и температуры характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн).

Аналогичную функцию можно написать и через длину волны

Можно доказать что спектральная плотность и энергетическая светимость выраженные через частоту и длину волны, связаны соотношением:

Спектральная плотность энергетической светимости — энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу времени с единицы площади поверхности тела в единичном интервале частот. Единица спектральной плотности энергетической светимости Дж/м2. Энергия кванта излучения прямо пропорциональна частоте v излучения:

где h = 6,6 • 10-34Дж • с — постоянная Планка.

Спектральная плотность энергетической светимости  — отношение величины энергетической светимости  приходящейся на малый спектральный интервал , заключённый между  и , к ширине этого интервала:

При падении на поверхность какого-либо тела лучистого потока наблюдается поглощение, отражение и пропускание энергии. Величина, равная отношению энергии поглощенного света к энергии падающего, называется коэффициентом поглощения или поглощающей способностью тела

. (4)

Величина, равная отношению энергии отражённого света к энергии падающего называется коэффициентом отражения или отражательной способностью тела. Коэффициент безразмерный и показывает, какую долю падающего излучения в интервале длин волн  тело отражает

. (5)

Величина, равная отношению энергии света, прошедшего через данное тело (среду) ко всей падающей энергии, называется коэффициентом пропускания

.

Излучательная способность зависит от длины волны излучения самого объекта. Разные объекты излучают волны несколько разной длины. Различия в спектральной излучательной способности объектов в тепловом инфракрасном диапазоне используется для их разделения на многозональных снимках.

Излучательная способность любого тела равна излучательной способности черного тела той же температуры, умноженной на коэффициент поглощения рассматриваемого тела.

3)

Формула Планка:

Скорость света c связана с частотой ν и длиной волны λ соотношением:

С учётом этого соотношение Планка записывается так:

Постоянная Стефана-Больцмана

σ=(U*I)/(SaTT4)

4)

Зако́н смеще́ния Ви́на даёт зависимость длины волны, на которой поток излучения энергии чёрного теладостигает своего максимума, от температуры чёрного тела.

λmax = b/T ≈ 0,002898 м·К × T −1 (K),

где T — температура, а λmax — длина волны с максимальной интенсивностью. Коэффициент b, называемыйпостоянной Вина, в системе СИ имеет значение 0,002898 м·К.

5)

Закон Стефана – Больцмана.

.

Энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуре (см. рис. 1.4):

Полное излучение

где a_T – константа вещества (иначе называемая коэффициентом серости), которая показывает, во сколько раз серое тело излучает энергии меньше, чем абсолютно чёрное, взятое при той же температуре.

Закон Вина (закон смещения).

Немецкий физик В.Вин, опираясь на законы термо- и электродинамики, установил зависимость длины волны , соответствующей максимуму функции , от температуры (см. рис. 1.4):

,

где b1 – постоянная Вина; b1=2,9∙10-3 мК.

Он показывает смещение положения max функции по мере возрастания температуры в область коротких длин волн.

6)

Спектральные лучеиспускательная и поглощательная спо­собности любого тела связаны между собой законом Кирх­гофа.

Закон Кирхгофа можно записать в двух формах.

Отношение излучательной способности любого тела к его спектральному коэффициенту поглощения равно излучательной способности абсолютно чёрного тела для той же длины волны и при той же температуре

(10)

(дифференциальная форма закона Кирхгофа)

Отношение светимости серых тел к их коэффициенту поглощения есть универсальная (общая для всех серых тел) функция температуры:

(11)

(интегральная форма закона Кирхгофа)

где R относится ко всему спектру излучения при данной температуре.