1. Энергия W, излучаемая всей поверхностью тела S за интервал времени t во всем интервале длин волн. [W] = Дж.

2. Энергия, излучаемая всей поверхностью тела s за единичный интервал времени во всем интервале длин волн - поток излучения или мощность излучения:

, [P] = Дж/с = Вт.

3. Энергия, излучаемая единицей поверхности тела за единичный интервал времени во всем интервале длин волн – плотность потока излучения или энергетическая светимость:

, [R] = Дж/с·м² =Вт/м².

4. Энергия, излучаемая единицей поверхности тела за единичный интервал времени в единичном интервале длин волн – спектральная плотность потока излучения или спектральная плотность энергетической светимости или спектральная лучеиспускательная способность:

, [r_λ,T] = Дж/м² ·м·с = Вт/м³.

Значения спектральной лучеиспускательной способности зависят от длины волны λ, температуры Т, химического состава тела и от состояния его поверхности.

Нагретое тело излучает во всем интервале длин волн , поэтому энергетическая светимость связана со спектральной лучеиспускательной способностью интегральной зависимостью:

.

Важной характеристикой взаимодействия тела и излучения является спектральная лучепоглощательная способность тела а_λ,Т, зависящая от длины волны λ, температуры Т, химического состава тела и от состояния его поверхности. Это безразмерная величина, показывающая, какая доля энергии электромагнитных волн в единичном интервале длин волн от λ до λ+ dλ при температуре Т, падающих на поверхность тела поглощается им:

.

«Хорошо» поглощающие излучение тела «хорошо» и излучают, что количественно описывается законом Кирхгофа: отношение лучеиспускательной способности тела к его поглощательной способности не зависит от природы тела и равно универсальной для всех тел функции длины волны и температуры (функции Кирхгофа) f (λ,T):

.

А бсолютно черным телом (АЧТ) называется тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение независимо от направления падающего излучения, его спектрального состава и температуры тела. Моделью АЧТ служит полость с небольшим отверстием (рис.1). Излучение, попадающее внутрь полости через отверстие, претерпевает многократные отражения от стенок полости и практически полностью поглощается

стенками независимо от их материала. Лучепоглощательная способность АЧТ а^*, независимо от длины волны и температуры:

Соответственно, универсальная функция Кирхгофа равна спектральной лучепоглощательной способности АЧТ ε_λ,Т:

Универсальная функция Кирхгофа должна иметь такой вид, чтобы удовлетворялись следующие экспериментальные факты и законы теплового излучения АЧТ:

1. С пектр излучения АЧТ (распределение энергии излучения по длинам волн ) должен быть сплошным и куполообразным, т.е. иметь максимум, приходящийся на какую-то длину волны (рис.2).

2. Энергетическая светимость АЧТ , численно равная площади под кривой спектра, в соответствии с законом Стефана – Больцмана, пропорциональна абсолютной температуре в четвертой степени:

,

σ = 5,67·10^-8 Вт/м²·К⁴ – постоянная Стефана – Больцмана.

3. Первый закон Вина (закон смещения): с повышением температуры максимум значения ε_λ,Т смещается в сторону меньших длин волн. Длина волны, на которую приходится максимум, связана с температурой:

,

b = 2,90·10^-3 м·К – первая постоянная Вина.

4. Второй закон Вина: значение максимума (ε_λ,Т)_max пропорционально абсолютной температуре в пятой степени.

,

С = 1,30·10^-5 Вт/м³·К⁵ – вторая постоянная Вина.

Вид функции Кирхгофа, удовлетворяющий перечисленным условиям, был получен Планком только в предположении, что нагретое тело излучает не непрерывно, а отдельными порциями энергии – квантами. Энергия кванта определяется частотой ν (длиной волны λ) излучения:

,

h = 6,63·10^-34 Дж·с – постоянная Планка;

с = 3·10⁸ м/с – скорость света в вакууме.

Из формулы Планка для лучеиспускательной способности АЧТ (функции Кирхгофа):

следуют все перечисленные свойства и эмпирические законы излучения.

Абсолютно черное тело – физическая абстракция. По лучеиспускательным и лучепоглощательным свойствам некоторые тела можно считать серыми. Для таких тел лучепоглощательная способность постоянна в широком диапазоне температур и длин волн a = const < 1.

Общим для всех излучающих тел является рост энергетической светимости при увеличении температуры по степенной зависимости, аналогичной по виду закону Стефана - Больцмана:

(1)

β и n – коэффициенты, зависящие от природы излучающего тела и температуры. В узком интервале температур эти коэффициенты постоянны и определяют излучательные свойства тела. Для установления закономерностей излучения данного тела в исследуемом температурном интервале во многих случаях достаточно определить численные значения β и n.

Таблица результатов измерений

.

R0 = 50 Ом; α = 4,5·10^-3 1/град
№	U, В	I, A	i,мкА	R, Ом	t,ºC	T,K	ln i	ln T
1	220	0,60	60	366,67	1406,72	1679,72	4,09	7,42
2	210	0,60	65	350,00	1333,38	1606,38	4,17	7,38
3	200	0,58	65	344,82	1310,35	1583,35	4,17	7,36
4	190	0,56	60	339,29	1285,77	2558,77	4,09	7,35
5	180	0,55	55	327,28	1232,39	1505,39	4,00	7,31
6	170	0,54	50	314,82	1177,02	1450,02	3,91	7,27
7	160	0,52	50	307,70	1145,37	1418,02	3,91	7,25
8	150	0,50	40	300,00	1111,15	1384,15	3,68	7,23
9	140	0,48	38	291,67	1074,12	1347,12	3,63	7,20
10	130	0,46	35	282,61	1033,85	1306,85	3,55	7,17
11	120	0,45	30	266,67	963,01	1237,01	3,40	7,12
12	110	0,43	27	255,82	914,79	1187,79	3,29	7,07
13	100	0,40	25	250,00	888,92	1161,92	3,21	7,05
14	90	0,38	20	236,85	830,48	1103,48	2,99	7,00
15	80	0,36	16	222,23	765,49	1038,49	2,77	6,94