Закон Кирхгофа

Между испускательными и поглощательными свойствами любого излучающего тела должна существовать связь. Ведь в эксперименте с равновесным тепловым излучением равновесие в системе может установиться только в том случае, если каждое тело будет излучать в единицу времени столько же энергии, сколько оно поглощает. Это означает, что тела, интенсивнее поглощающие излучение какой-либо частоты, будут это излучение интенсивнее и испускать.

Пусть в замкнутой адиабатной оболочке в условиях термодинамического равновесия находятся два разных тела с одинаковой температурой. Каждое из них поглощает и излучает одинаковую энергию. Более того, спектр излучения каждого тела должен совпадать со спектром поглощения — иначе нарушились бы условия термодинамического равновесия. Так, если одно из тел активнее излучает ультрафиолетовые волны, то оно должно их активнее и поглощать. Поэтому в соответствии с таким принципом детального равновесия для теплового излучения отношение испускателыюй и поглощательной способностей одинаково для всех тел в природе, включая черное тело, и при данной температуре является одной и той же универсальной функцией частоты (или длины волны). Этот закон теплового излучения, установленный в 1859 г. Г. Кирхгофом при рассмотрении термодинамических закономерностей равновесных систем с излучением, можно записать через универсальную функцию Кирхгофа Т в виде соотношения

Из закона Кирхгофа для излучения (31.10) следует, что универсальная функция Кирхгофа rv T — это спектральная лучеиспускательная способность черного тела. Излучение черного тела имеет универсальный характер в квантовой теории теплового излучения. Реальное тело излучает при любой температуре меньше энергии, чем черное тело. Зная лучеиспускательную способность черного тела (универсальную функцию Кирхгофа) и лу- ченоглощательную способность реального тела, из закона Кирхгофа можно определить энергию, излучаемую этим телом в любом диапазоне частот или длин волн. Поскольку подстановка уравнения закона Кирхгофа дает

то для серого тела

где

энергетическая светимость черного тела.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >