Füüsika

Termiline ja musta keha kiirgus


Kaks kvantfüüsika olulist mõistet on termiline kiirgus ja must keha. Nüüdsest uurime neid kõiki.

Soojuskiirgus

Keha mis tahes pind, mis ületab absoluutset temperatuuri, kiirgab elektromagnetilist kiirgust. Kuna see energia on seotud temperatuuriga, nimetatakse seda termiline kiirgus.

Keha pinna toatemperatuuril eralduv soojuskiirgus on infrapuna, see on nähtamatu kiirgus. Kui tõsta näiteks metallplaadi temperatuur näiteks 600 ° C-ni, on kiirgav kiirgus ikkagi infrapunakiirus, kuid nüüd saame seda „tajuda”, kui liigutame oma käed plaadile lähemale. Temperatuuri edasine tõstmine umbes 700 ° C-ni ei too mitte ainult välja intensiivset infrapunakiirgust, vaid saame jälgida ka punakasvalgust.

Kui metallplaadi temperatuur tõuseb jätkuvalt ja eeldades, et sulamistemperatuur ei ole täidetud, jälgime üha intensiivsemat infrapunakiirgust ja plaat muutub järk-järgult punasest oranžiks, seejärel kollaseks jne. edasi, kaldu valgeks.

Kui sinine tuli välja tuleb, annab selle segunemine teiste tuledega valge tunde, nagu hõõglambi valgustatud hõõgniidi korral. Kui juba valgeks muutunud keha temperatuur on jätkuvalt kõrgem, kipub see sinakat värvi saama. Seetõttu on sinised tähed kõige kuumemad.

Stefan-Boltzmanni seadus

Aastal 1879 sai Stefan empiiriliselt võrrandi, mida Boltzmann 1884. aastal matemaatiliselt näitas. Väljend on:

(Stefan-Boltzmanni seadus)

Kus:

Pott = keha välispinnalt kiirgatav koguvõimsus absoluuttemperatuuril T;

e = korpuse emissioonivõime või emissioonivõimsus, sõltuvalt kiirgava pinna olemusest, ja selle väärtused võivad olla vahemikus 0 kuni 1 (mõõtmeteta kogus);

σ = Boltzmanni konstant, mille väärtus on σ = 5,67x10-8 Mass / m2K4;

A = kiirgava pinna suurus.

Oluline on rõhutada, et vastavalt Stefan-Boltzmanni seadusele sõltub kiirgusvõimsus keha neljandas võimsuses keha absoluutsest pinnatemperatuurist, olles seega võrrandi määravaks teguriks.

Stefan-Boltzmanni seadust saab väljendada ka järgmiselt:

Kus Mina on keha poolt eralduva soojuskiirguse koguintensiivsus, st kogu keha välispinna ajaühiku ja pinnaühiku kohta kiirgatud energia koguhulk.

Klassikalise elektromagnetilise teooria kohaselt eraldub kehast soojuskiirgus elektrilaengute poolt, võnkudes pinna lähedal termilise agitatsiooni tõttu erinevatel sagedustel. Seega kiirgatakse kiirgust pidevas sagedusvahemikus, see tähendab pidevas spektris:

Klassikalise füüsika andmetel muutuvad soojuskiirgused keha paistades keha pinna lähedal asuvateks elektrilaenguteks, nii et keha neelab osa kehasse langevast energiast. Aastal 1859 mõistis Gustav Kirchhoff, et keha neeldumisjõud on võrdne selle emissioonivõimega. Matemaatiliselt:

Seetõttu on hea radiaator ka hea keha, mis neelab soojuskiirgust (halb reflektor). Samamoodi on halb neeldur (hea reflektor) ka halb kiirgaja.



Video: Suspense: Crime Without Passion The Plan Leading Citizen of Pratt County (September 2021).