Русская Википедия:Закон излучения Кирхгофа

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Другие значения Зако́н излуче́ния Ки́рхгофа[1] — физический закон, установленный немецким физиком Густавом Кирхгофом в 1859 году.

Описание

В современной формулировке закон звучит следующим образом:

Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.

Известно, что при падении электромагнитного излучения на некоторое тело часть его отражается, часть поглощается и часть может пропускаться. Доля поглощаемого излучения на данной частоте называется поглощательной способностью тела <math>a(\omega, T)</math>. С другой стороны, каждое нагретое тело излучает энергию по некоторому закону, именуемому излучательной способностью тела <math>r(\omega, T)</math>.

Величины <math>a(\omega, T)</math> и <math>r(\omega, T)</math> могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако, согласно закону излучения Кирхгофа, отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры:

<math>\frac{r(\omega, T)}{a(\omega, T)} = f(\omega, T)</math>

По определению, абсолютно чёрное тело поглощает всё падающее на него излучение, то есть для него <math>a(\omega, T)= 1</math>. Поэтому функция <math>f(\omega, T)</math> совпадает с излучательной способностью абсолютно чёрного тела, описываемой формулой Планка, вследствие чего излучательная способность любого тела может быть найдена, исходя лишь из его поглощательной способности.

Реальные тела имеют поглощательную способность меньше единицы, а значит, и меньшую, чем у абсолютно чёрного тела, излучательную способность. Тела, поглощательная способность которых не зависит от частоты, называются серыми. Их спектр имеет такой же вид, как и у абсолютно чёрного тела. В общем же случае поглощательная способность тел зависит от частоты и температуры, и их спектр может существенно отличаться от спектра абсолютно чёрного тела. Изучение излучательной способности разных поверхностей впервые было проведено шотландским учёным Лесли при помощи его же изобретения — куба Лесли.

В теоретических исследованиях для характеристики спектрального состава равновесного теплового излучения удобнее пользоваться функцией частоты <math>f(\omega, T)</math>. В экспериментальных работах удобнее пользоваться функцией длины волны <math>\phi(\lambda, T)</math>. Обе функции связаны друг с другом формулой

<math>f(\omega, T)=\frac{2\pi c}{\omega^2}\phi(\lambda, T)=\frac{\lambda^2}{2\pi c}\phi(\lambda, T)</math>

Применения закона Кирхгофа

В астрофизике

В астрофизике закон Кирхгофа часто применяется в следующем виде:

<math>j_\nu = \alpha_\nu \cdot B_\nu\left(T\right)</math>,

где <math>j_\nu</math> — коэффициент излучения (энергия, излучаемая единичным объёмом в единичном интервале частот в единичный телесный угол за единицу времени); <math>\alpha_\nu</math> — коэффициент поглощения с учётом вынужденного испускания (<math>\alpha_\nu = \chi_\nu\rho = 1/l_\nu</math>, где <math>\rho</math> — плотность вещества, а <math>\chi_\nu</math> и <math>l_\nu</math> — соответственно непрозрачность и эффективная длина пробега фотонов для частоты <math>\nu</math>); <math>B_\nu (T)</math> — интенсивность излучения абсолютно чёрного тела.

Закон Кирхгофа справедлив только для случаев теплового равновесия. Однако, его часто применяют и для неравновесных систем, когда излучение не находится в равновесии с веществом и его распределение по частотам существенно отличается от планковского. При этом часто (но не всегда) предположение о термодинамическом равновесии между частицами излучающего вещества оказывается хорошим приближением. Степень отклонения от закона Кирхгофа может служить мерой отличия излучения космических объектов от теплового.

Литература

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

  1. ↑ Статья Ки́рхгофа закон. Большая советская энциклопедия (2-е издание).

Шаблон:Выбор языка

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Закон_излучения_Кирхгофа&oldid=9899954