§ 9.9. Излучение и спектры

Тепловое излучение – электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции).

Совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества.

Основные свойства теплового излучения:

• Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности.

• Интенсивность теплового излучения неравномерна по частотам и имеет явно выраженный максимум при определенной частоте.

• C ростом температуры общая интенсивность теплового излучения возрастает.

• C ростом температуры максимум излучения смещается в сторону больших частот (меньших длин волн).

• Тепловое излучение характерно для тел независимо от их агрегатного состояния.

• Отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит что если мы поместим тело в термоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии.

Люминесценция (от лат. lumen, род. падеж luminis — свет и -escent — суффикс, означающий слабое действие) — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения.

Первоначально явление люминесценции использовалось при изготовлении светящихся красок и световых составов на основе так называемых фосфоров, для нанесения на шкалы приборов, предназначенных для использования в темноте. В быту явление люминесценции используется чаще всего в люминесцентных лампах «дневного света» и энергосберегающих лампах.

По способу возбуждения различают:

• фотолюминесценцию (под действием света);

• катодолюминесценцию (под действием электронов);

• хемилюминесценцию (при химических превращениях);

• электролюминесценцию (под действием электрического поля).

Спектр излучения, спектр испускания - относительная интенсивность электромагнитного излучения объекта исследования по шкале частот.

Обычно изучается излучение в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне от сильно нагретого вещества. Спектр излучения вещества представляют либо в виде горизонтальной цветовой полосы — результат расщепления света от объекта призмой — либо в виде графика относительной интенсивности, либо в виде таблицы.

Виды спектров:

• непрерывный (сплошной) охватывает широкий диапазон длин волн (сплошная разноцветная полоса).

Эти спектры характерны для раскаленных твердых и жидких тел, а также сильно сжатых газов.

Спектр излучения водорода

Спектр излучения водорода

• Спектр излучения железа

Спектр излучения железа

Эти спектры характерны для веществ в газообразном атомарном состоянии.

• полосатый – совокупность отдельных полос, каждая из которых охватывает некоторый интервал длин волн.

Эти спектры характерны для молекул, не связанных или слабо связанных друг с другом.

Особенности спектра эмиссии некоторых элементов видимы невооружённым глазом, когда эти вещества, содержащие данные элементы, нагреты. Например, платиновый провод, опущенный в раствор нитрата стронция и затем поднесенный к открытому огню, испускает красный цвет благодаря атомам стронция. Точно так же, благодаря меди пламя становится светло-голубым.

Спектр излучения используется:

• для определения состава материала, так как спектр излучения различен для каждого элемента периодической таблицы Менделеева. Например, идентификация состава звёзд по свету от них.

• для определения химического вещества, совместно с другими методами.

• при изучении астрономических объектов (звёзды, галактики, квазары, туманности):

• для определения движения объектов и их частей

• для получения информации о происходящих в них физических процессах

• для получения информации о структуре объекта и расположении его частей.