Излучение Скачать
презентацию
<<  Тепловое излучение Тепловидение  >>
Излучение в полости
Излучение в полости
Спектральная поглощательная способность тела
Спектральная поглощательная способность тела
Свойство абсолютно черного тела
Свойство абсолютно черного тела
Спектральная испускательная способность
Спектральная испускательная способность
Пирометры
Пирометры
Тепловое излучение находится в равновесии с излучающим телом
Тепловое излучение находится в равновесии с излучающим телом
Абсолютно черное тело
Абсолютно черное тело
Длина волны
Длина волны
Ультрафиолетовая катастрофа
Ультрафиолетовая катастрофа
Средняя энергия теплового излучения
Средняя энергия теплового излучения
Средняя энергия теплового излучения
Средняя энергия теплового излучения
Энергетические светимости всех тел
Энергетические светимости всех тел
Радиационный пирометр
Радиационный пирометр
Формула Рэлея
Формула Рэлея
Фото из презентации «Тепловое излучение тел» к уроку физики на тему «Излучение»

Автор: KNV. Чтобы познакомиться с фотографией в полном размере, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все фотографии на уроке физики, скачайте бесплатно презентацию «Тепловое излучение тел» со всеми фотографиями в zip-архиве размером 372 КБ.

Скачать презентацию

Тепловое излучение тел

содержание презентации «Тепловое излучение тел»
Сл Текст Эф Сл Текст Эф
1Лектор: к. т. н., доцент Поздеева Эльвира0 48и излучение находилось в «плену» вещества.0
Вадимовна. Курс общей физики. 49Согласно теории А.А. Фридмана, высказанной еще в0
2Лекция. Тема: Тепловое излучение. Введение 2. Закон0 1922 г., после взрыва Вселенная начала расширяться. В
Кирхгофа.Абсолютно черное тело 3. Закон результате расширения Вселенной температура вещества и
Стефана-Больцмана. Закон Вина 4. Формула Релея- Джинса. излучения уменьшалась, достигнув через тысячу лет после
Ультрафиолетовая катастрофа Продолжение на следующем взрыва значения Т* = 3000 К. Плотность вещества во
слайде… Содержание лекции: Сегодня: пятница, 3 октября Вселенной к этому времени приняла значение порядка ?* ~
2014 г. 10?17 кг/м3. В этих условиях электроны, протоны и
35. Гипотеза о квантах. Формула Планка 6. Тепловое0 нейтроны объединяются, образуя атомы водорода, гелия и
излучение Вселенной. других легких элементов.
41. Введение. Любое нагретое тело излучает0 50Среда, состоящая из таких нейтральных атомов,0
электромагнитные волны. Чем выше температура тела, тем становится прозрачной для излучения, и оно «отрывается»
более короткие волны оно испускает. В нагретых телах от вещества. Начиная с этого момента времени фотонный
часть внутренней энергии вещества может превращаться в газ занимает весь объем Вселенной и расширяется вместе
энергию излучения. Это излучение называют тепловым с ней. Это расширение фотонного газа можно считать
излучением. адиабатическим.
5Тепловое излучение имеет непрерывный спектр.0 51По мере роста объема расширяющейся Вселенной0
Распределение энергии излучения тела по спектру зависит температура фотонного газа, заполняющего ее, будет
от температуры тела. Для всех тел с увеличением уменьшаться. Расчет показывает, что в результате такого
температуры максимум энергии излучения смещается в процесса вся Вселенная к настоящему времени должна быть
коротковолновый участок спектра, а общая энергия заполнена равновесным излучением с температурой порядка
излучения возрастает. 3 К. Так как это тепловое космическое излучение
6Излучение батареи центрального отопления (T ? 3500 представляет собой первичное излучение, зародившееся на
К) имеет пик энергии в диапазоне невидимого ранней стадии эволюции Вселенной, то известный
инфракрасного излучения. Поверхность Солнца (T ? 6?103 астрофизик И.С. Шкловский назвал его реликтовым (от
К) излучает энергию в диапазоне видимого света. При лат. relictus ? оставленный). Оценки показывают, что
ядерном взрыве (T ? 106 К) большая доля энергии взрыва сейчас в каждом кубическом сантиметре Вселенной
уносится коротковолновым рентгеновским и находится порядка 700 фотонов реликтового излучения.
гамма-излучением. 52В 1965 г. американские инженеры А. Пензиас и Р.0
7Если нагретые излучающие тела окружить0 Уилсон при отладке приемника радиотелескопа обнаружили
непроницаемой для излучения оболочкой (рис. 1), то по слабый фоновый радиошум, приходящий из космоса в виде
истечении некоторого времени в системе «излучающие тела равномерно распределенного по небесной сфере излучения
+ излучение в полости» установится термодинамическое с максимумом энергии на длине волны ?m = 0,96 нм. Закон
равновесие. Это означает: температуры всех тел Вина ?m = b/Tm позволяет определить, что на такой длине
выровняются, распределение энергии между телами и волны находится максимум энергии равновесного теплового
излучением не будет изменяться со временем. Такое излучения при температуре Tm = 3К. Так, в какой-то мере
равновесное состояние системы устойчиво. Тепловое случайно, было обнаружено реликтовое тепловое
излучение изотропно и неполяризованно. излучение, как след процессов, происходивших во
8Рис. 1. В системе «излучающие тела + излучение в0 Вселенной в далеком прошлом.
полости» установится термодинамическое равновесие. 53Открытие реликтового излучения, удостоенное в 19780
92. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело.0 г. Нобелевской премии по физике, является важным
Характеристики теплового излучения. Энергия dR , достижением современной науки. Оно подтверждает
излучаемая единицей поверхности нагретого тела в правильность теории «горячей» расширяющейся Вселенной,
единицу времени в диапазоне частот от ? до ? + d? описывающей эволюцию Вселенной в течение десятков
называется энергетической светимостью и определяется: миллиардов лет. Из этой теории следует, что на ранней
dR = rd?. стадии эволюции Вселенная существенно отличалась от
10Энергию r, приходящуюся на единичный интервал0 современной и представляла собой сгусток сверхплотной
частот, называют испускательной способностью тела. r плазмы и излучения с очень высокой температурой,
является функцией частоты и температуры r = r(?,T). рожденных в момент Большого взрыва.
Будем использовать принятое в теории теплового 54Определим число фотонов в единице объема0
излучения обозначение: r(?,T) ? r?,T. пространства, заполненного равновесным тепловым
11Энергетическая светимость с единицы поверхности0 излучением при температуре Т. Введем объемную
тела по всему диапазону частот В системе СИ: концентрацию n? фотонов излучения из интервала частот
энергетическая светимость измеряется в Вт/м2, от ? до ? + d?, искомая концентрация фотонов излучения
испускательная способность - Дж/м2. всевозможных частот определится как.
12Связь между испускательными способностями по шкале0 55По определению, спектральная объемная плотность0
частот и шкале длин волн определяется следующим энергии излучения u?T = ??n?. С учетом формулы Планка
выражением. имеем По этой формуле находим, что nф = 9?109 м?3 при Т
13Характеристикой процесса поглощения телами0 = 10 К и nф = 9?1016 м?3 при Т = 1000 К. Такая
излучения служит спектральная поглощательная зависимость концентрации частиц от температуры является
способность тела a?,T, которая равна: где d?? - характерной особенностью фотонного газа.
падающий поток излучения, d??? поглощающий телом. 56В теории «горячей» Вселенной считается, что «отрыв»0
14По определению a?,T не может быть больше единицы.0 излучения от вещества на ранней стадии эволюции
Тело, у которого a?,T <1 и одинакова по всему Вселенной произошел при температуре Т* = 3000 К и
диапазону частот, называют серым телом. Тело, у плотности вещества ?* ~ 10?17 кг/м3 – в процессе
которого a?,T =1 абсолютно черное тело Реальное тело образования атомов и нейтрализации вещества. В
всегда отражает часть энергии падающего на него настоящее время плотность вещества во Вселенной ?0 ~
излучения (рис. 2). 10?26 кг. Оценим температуру реликтового излучения на
15Рис. 2. Спектральная поглощательная способность0 современном этапе эволюции Вселенной.
тела: 1 ? абсолютно черное тело; 2 ? серое тело; 3 ? 57Предположим, что излучение, заполняющее Вселенную,0
реальное тело. расширяется вместе с ней адиабатно. С учетом уравнения
16Абсолютно черное тело можно представить в виде0 адиабаты для фотонного газа (т.1, п.11.7) находим Т*3
замкнутой полости (рис.3), снабженной малым отверстием. V* = Т03 V0, где Т0 ? искомая температура реликтового
Излучение через отверстие попадает на стенки полости, излучения в настоящее время, а V* и V0 ? объемы
частично поглощаясь ими. При малых размерах отверстия расширяющейся Вселенной на ранней и современной стадиях
луч должен претерпеть множество отражений, прежде чем ее эволюции.
он сможет выйти из отверстия. 58Считая массу вещества во Вселенной неизменной и0
17Малому отверстию и приписывается свойство абсолютно0 равной M, определим плотности вещества ?* = M/V*, ?0 =
черного тела. Рис. 3. Модель абсолютно черного тела. M/V0. Отсюда получаем.
18Исследуя распределение энергии излучения из малого0 59Подставляя значения плотностей ?* и ?0, находим T00
отверстия в нагретой полости, экспериментально = 10?3T* = 3 K. До такой температуры «остыло» излучение
определяется испускательные способности абсолютно в расширяющейся Вселенной к настоящему времени.
черного тела r?,T, r?,T. Результаты таких экспериментов Квантовая природа вещества качественно проявляется в
при различных значениях температуры приведены на рис. том, что каждой частице присущи свойства волны и,
4. наоборот, волны имеют свойства, характерные для частиц.
19Рис. 4. Спектральная испускательная способность0 Нагретые тела являются источниками электромагнитного
абсолютно черного тела. излучения в широком диапазоне частот. Это излучение
20Закон Кирхгофа. Равновесие в системе может0 называют тепловым излучением.
установиться только в случае, если каждое тело излучает 60Тепловое излучение находится в равновесии с0
в единицу времени столько же энергии, сколько оно излучающим телом ? является равновесным. Энергия,
поглощает. Это означает: тела, интенсивнее поглощающие испускаемая с единицы поверхности тела в единичном
излучение какой-либо частоты, будут это излучение интервале частот, называется спектральной
интенсивнее и испускать. испускательной способностью тела, или спектральной
21Закон Кирхгофа: отношение испускательной и0 плотностью энергетической светимости. Испускательная
поглощательной способностей одинаково для всех тел и способность является функцией частоты и температуры r =
при данной температуре является универсальной функцией r(?,T). Спектральная поглощательная способность тела
частоты (длины волны). a?,T ? безразмерная величина, характеризует долю
22Индексы 1, 2, 3... соответствуют различным телам Из0 поглощенного телом потока излучения.
закона Кирхгофа следует: универсальные функции f(?,T) и 61Абсолютно черное тело ? тело, у которого на всех0
?(?,Т) есть спектральные испускательные способности частотах и при любых температурах поглощательная
r*?,T и r*?,T абсолютно черного тела. Или. способность равна единице. Закон Кирхгофа ? отношение
233. Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина. R* = ?T4.0 испускательной и поглощательной способностей одинаково
Экспериментальные (Стефана) и теоретические (Больцмана) для всех тел, включая абсолютно черное тело и равно
исследования позволили установить: энергетическая спектральной испускательной способности абсолютно
светимость абсолютно черного тела пропорциональна черного тела. Закон Стефана?Больцмана ? энергетическая
четвертой степени его абсолютной температуры Постоянная светимость абсолютно черного тела пропорциональна
Стефана?Больцмана ? = 5,6686?10?8 Вт/(м2К4). четвертой степени его абсолютной температуры.
24Для реальных тел вводится понятие эффективной0 62Закон смещения Вина ? длина волны ?m, на которую0
радиационной температуры Тр. Тр определяется как приходится максимум испускательной способности
температура абсолютно черного тела, имеющего такую же абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его
энергетическую светимость, что и реальное тело. абсолютной температуре:
Радиационная температура тела Тр всегда меньше истинной 63Формуле Рэлея?Джинса для испускательной способности0
температуры тела Т. Тр находится из уравнения: R = ?Tp4 абсолютно черного тела хорошо согласуется с
= AT ?T4. экспериментальными данными для излучения абсолютно
25Пирометры. Радиационную температуру нагретых тел0 черного тела в области малых частот или больших длин
можно определить с помощью радиационного пирометра волн и резко расходится с опытом для больших частот или
(рис. 6). Изображение удаленного нагретого источника И малых длин волн излучения – ультрафиолетовая катастрофа
проецируется с помощью объектива L на приемник П так, Планк предположил, что свет квантован, и каждый квант
чтобы изображение излучателя полностью перекрывало света – фотон – имеет энергию Е = h?.
приемник. Рис. 6. Устройство радиационного пирометра. 64С учетом гипотезы Планка средняя энергия теплового0
26Энергия излучения, попавшего на приемник,0 излучения определяется по формуле Испускательная
измеряется болометром или термоэлементом. Действие способность абсолютно черного тела или функция Планка
болометров основано на изменении электрического (r*?,T = сu?,T /4) Функция Планка находится в
сопротивления металла или полупроводника при изменении соответствии с результатами экспериментальных
температуры. Показание прибора, подсоединенного к исследований излучения абсолютно черного тела на всех
болометру или термоэлементу, оказывается частотах и при всех температурах.
пропорциональным энергии излучения, попавшей на 65Основные выводы. Нагретые тела являются источниками0
приемник пирометра. электромагнитного излучения в широком диапазоне частот.
27Проградуировав предварительно пирометр по излучению0 Это излучение называют тепловым излучением. Тепловое
эталона абсолютно черного тела при различных излучение находится в равновесии с излучающим телом ?
температурах по шкале прибора измеряется температура является равновесным. Энергия, испускаемая с единицы
нагретых тел. поверхности тела в единичном интервале частот,
28Закон смещения Вина. Вин теоретически рассмотрел0 называется спектральной испускательной способностью
термодинамический процесс сжатия излучения, тела, или спектральной плотностью энергетической
заключенного в полости с идеально зеркальными стенками. светимости. Испускательная способность является
Вин пришел к выводу, что испускательная способность функцией частоты и температуры r = r(?,T).
абсолютно черного тела должна иметь вид Здесь f ? 66Спектральная поглощательная способность тела a?,T ?0
некоторая функция, конкретный вид которой безразмерная величина, характеризует долю поглощенного
термодинамическими методами установить нельзя. телом потока излучения Абсолютно черное тело ? тело, у
29Испускательная способность абсолютно черного тела -0 которого на всех частотах и при любых температурах
функция r*?,T достигает максимума на длине волны : поглощательная способность равна единице. Закон
Значение постоянной Вина b равно b = 2,898?10?3 м?К. Кирхгофа ? отношение испускательной и поглощательной
30Максимум испускательной способности Солнца0 способностей одинаково для всех тел, включая абсолютно
приходится на длину волны ?m = 0,48 мкм. Считая черное тело и равно спектральной испускательной
излучение Солнца близким к излучению абсолютно черного способности абсолютно черного тела.
тела, оценим суммарную площадь панелей солнечной 67Закон Стефана?Больцмана ? энергетическая светимость0
батареи мощностью P = 10 кВт на орбитальной околоземной абсолютно черного тела пропорциональна четвертой
космической станции. КПД солнечной батареи принять степени его абсолютной температуры Закон смещения Вина
равным ? = 20%. Из закона смещения Вина температура ? длина волны ?m, на которую приходится максимум
поверхности Солнца ? 6000 К. испускательной способности абсолютно черного тела,
31По закону Стефана ? Больцмана энергетическая0 обратно пропорциональна его абсолютной температуре:
светимость Солнца R =?T4. Полная мощность излучения с 68Формуле Рэлея?Джинса для испускательной способности0
поверхности Солнца W = R? 4? rC2 = 4?? T4 rC2. Радиус абсолютно черного тела хорошо согласуется с
Солнца rС = 6,95?108 м. Считая, что Солнце излучает по экспериментальными данными для излучения абсолютно
всем направлениям изотропно, находим солнечную черного тела в области малых частот или больших длин
постоянную С, равную потоку энергии излучения через волн и резко расходится с опытом для больших частот или
единицу поверхности сферы, радиус которой равен малых длин волн излучения – ультрафиолетовая
среднему расстоянию от Солнца до Земли rСЗ = 1,49?1011 катастрофа.
м. 69Планк предположил, что свет квантован, и каждый0
32При этом Вблизи Земли на каждый квадратный метр0 квант света – фотон – имеет энергию Е = h?. С учетом
поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, за одну гипотезы Планка средняя энергия теплового излучения
секунду падает 1,6 кДж энергии солнечного излучения. определяется по формуле.
Часть этой энергии в солнечной батарее превращается в 70Испускательная способность абсолютно черного тела0
электрическую энергию. С учетом КПД солнечной батареи или функция Планка (r*?,T = сu?,T /4) Функция Планка
находим ее электрическую мощность P = ?CS. Площадь находится в соответствии с результатами
панелей солнечной батареи = 31,2 м2. экспериментальных исследований излучения абсолютно
33Дальнейшее развитие теории теплового излучения0 черного тела на всех частотах и при всех температурах.
нашло в работах Рэлея и Джина (1900-1905 г.). Они 71Лекция окончена. Нажмите клавишу <ESC> для0
рассмотрели равновесное излучение абсолютно чёрного выхода.
тела в замкнутой полости с зеркальными стенками как 72Равновесное тепловое излучение однородно. Его0
совокупность пространственных стоячих электромагнитных плотность энергии одинакова во всех точках внутри
волн. Частоты этих волн удовлетворяют определённым полости, где оно заключено. Тепловое излучение
условиям, подобным условиям для частот стоячих упругих изотропно и неполяризованно. Оно содержит все возможные
волн в стержнях. 4. Формула Релея- Джинса. направления распространения и направления колебаний
Ультрафиолетовая катастрофа. векторов E и B.
34Они нашли выражение для испускательной способности0 73Пусть в интервале частот ? до ? + d?. на0
абсолютно черного тела (Формула Рэлея?Джинса): где kТ - поверхность тела падает поток излучения d??. Часть
средняя энергия, приходящаяся на одну колебательную этого потока d??? поглощается телом. Поглощательная
степень свободы. Формула Рэлея?Джинса хорошо способность тела на частоте ? определяется как
согласуется с экспериментальными данными для излучения безразмерная величина характеризующая долю поглощенного
абсолютно черного тела в области малых частот или телом потока излучения. Спектральная поглощательная
больших длин волн и резко расходится с опытом для способность тела a?,T зависит от частоты ? и
больших частот или малых длин волн излучения. температуры T.
35Классическая теория теплового излучения приходит к0 74Малое отверстие почти полностью поглощает падающее0
выводу о том, что при конечных значениях энергии на него излучение. С уменьшением размера отверстия его
излучения равновесие между веществом и излучением поглощательная способность стремится к единице.
невозможно. Этот вывод противоречит опыту. Такой Излучение через отверстие попадает на стенки полости,
результат следует из формулы Рэлея-Джинса, вывод частично поглощаясь ими. При малых размерах отверстия
которой с точки зрения классической теории не вызывал луч должен претерпеть множество отражений, прежде чем
сомнений. Эренфест назвал эту ситуацию он сможет выйти из отверстия, то есть, формально,
«ультрафиолетовой катастрофой». отразиться от него. При многократных повторных
365. Гипотеза о квантах. Формула Планка.0 переотражениях на стенках полости излучение, попавшее в
«Ультрафиолетовая катастрофа» показала: классическая полость, практически полностью поглотится.
физика содержит ряд принципиальных внутренних 75В теории теплового излучения характеристики0
противоречий, которые проявились в теории теплового абсолютно черного тела имеют универсальный характер.
излучения; разрешить эти противоречия можно только с Реальное тело излучает при любой температуре всегда
помощью принципиально новых физических идей. Такая меньше энергии, чем абсолютно черное тело. Зная
физическая идея была сформулирована в 1900 г. М. испускательную способность абсолютно черного тела
Планком в виде гипотезы о квантах. (универсальную функцию Кирхгофа) и поглощательную
37Согласно этой гипотезе: излучение испускается и0 способность реального тела, из закона Кирхгофа можно
поглощается веществом не непрерывно, а конечными определить энергию, излучаемую этим телом в любом
порциями энергии, квантами энергии. Величина энергии диапазоне частот или длин волн.
кванта зависит от частоты излучения и определяется 76Способность теплового излучения находиться в0
формулой Здесь h = 2?? ? новая фундаментальная равновесии с излучающим телом отличает тепловое
физическая константа, которую называют постоянной излучение от других видов излучения тел. Излучение,
Планка. h = (6,62618 ? 0,00004)?10?4 Дж?с. находящееся в равновесии с излучающим телом, будем
38Гипотеза Планка оказала огромное влияние на0 называть равновесным Равновесному излучению можно
последующее развитие физики. Развитие гипотезы Планка о приписать температуру тела, с которым оно находится в
квантах привело к появлению квантовой механики ? равновесии, распространив при этом законы равновесной
современной физической теории. Эта теории за термодинамики на тепловое излучение. Это означает, что
последующие сто лет бурно развивалась и позволила для равновесного теплового излучения можно определить и
физикам создать законченную и непротиворечивую картину рассчитать внутреннюю энергию, давление, энтропию и
микромира на уровне атомных явлений. другие термодинамические характеристики, которые не
39Планку удалось дать теоретическое описание0 будут изменяться со временем.
равновесного теплового излучения. Основное отличие 77Для реальных тел закон Стефана?Больцмана0
квантовой теории излучения от классической проявляется выполняется лишь качественно, то есть с ростом
при расчете средней энергии излучения частоты ?. температуры энергетические светимости всех тел
Согласно Планку средняя энергия излучения определяется увеличиваются, зависимость энергетической светимости от
по формуле. температуры имеет вид Коэффициент АТ ? 1 называется
40, Для малых частот, когда приходим к формуле0 интегральной поглощательной способностью тела. Значения
классической теории: ??? = kT. АТ, в общем случае зависящие от температуры, известны
41Подставляя полученную формулу для ??? находим0 для многих технически важных материалов. В достаточно
спектральную испускательную способность абсолютно широком диапазоне температур для металлов АТ = 0,1?0,4,
черного тела или функцию Планка. Функция Планка а для угля и окислов металлов АТ = 0,5?0,9.
находится в соответствии с результатами 78Зная интегральную поглощательную способность0
экспериментальных исследований излучения абсолютно материала излучателя, можно перевести измеренную
черного тела на всех частотах и при всех температурах. радиационную температуру излучателя Тр в его истинную
42При низких частотах формула квантовой теории0 температуру T по формуле В частности, если радиационный
излучения переходит в формулу Рэлея?Джинса классической пирометр покажет температуру Tp = 933 К при наблюдении
теории. При высоких частотах, когда ?? ?? kT и с раскаленной поверхности вольфрамового излучателя (AT =
высокой точностью формула Планка переходит в 0,15), то ее истинная температура T = 1500 К.
соотношение структуру которого предсказал в 1893 г. В. 79Закон Вина: длина волны ?m, на которую приходится0
Вин. максимум испускательной способности абсолютно черного
43Интегрируя функцию Планка для r*?,T по всем0 тела, обратно пропорциональна его абсолютной
частотам, находим энергетическую светимость абсолютно температуре. Значение постоянной Вина b равно b =
черного тела. В результате интегрирования имеем R = ?T4 2,898?10?3 м?К.
. закон Стефана?Больцмана. 80Закон смещения Вина показывает, что при повышении0
44Значение постоянной Стефана?Больцмана записывается0 температуры абсолютно черного тела положение максимума
через универсальные константы k, c и ? = 5,67?10?8 его испускательной способности смещается в область
Вт?м?2?К?4 Планк, пользуясь экспериментальным значением коротких длин волн. Результаты экспериментов, приведены
?, по этой формуле впервые определил значение на рис. 5.4. Для реальных тел закон Вина выполняется
постоянной ?. лишь качественно. С ростом температуры любого тела
45Формула Планка позволила определить значение0 длина волны, вблизи которой тело излучает больше всего
постоянной b в законе смещения Вина. =b =2,9?10?3 м?К,. энергии, также смещается в сторону коротких длин волн.
выраженную через универсальные константы k, c и ?. Это смещение, однако, уже не описывается простой
466. Тепловое излучение Вселенной. Энергия излучения0 формулой ?m = b/T, которую для излучения реальных тел
дает существенный вклад во внутреннюю энергию системы можно использовать только в качестве оценочной.
при больших температурах. Одной из таких систем 81Формула Рэлея?Джинса достаточно хорошо согласуется0
является высокотемпературная плазма. В таком состоянии с экспериментальными данными для излучения абсолютно
вещества фотонный газ наряду с газом частиц должен быть черного тела в области малых частот или больших длин
включен в рассмотрение равноправным элементом системы. волн и резко расходится с опытом для больших частот или
Многие свойства высокотемпературной плазмы можно малых длин волн излучения. Кроме того, интегрируя u?,T
объяснить, изучая взаимодействие фотонного газа с газом по всем частотам, мы получаем бесконечные значения для
частиц. интегральной плотности энергии равновесного теплового
47Интересный пример такого взаимодействия0 излучения u(T) и для энергетической светимости
представляет современная космологическая теория, абсолютно черного тела R*:
описывающая ранние стадии эволюции Вселенной. Эта 82Так как размерность этой постоянной «энергия?время»0
теория утверждает, что вся наша Вселенная возникла совпадает с размерностью величины, которую в механике
приблизительно 10?20 миллиардов лет назад в результате называют действием, то постоянную Планка называют также
Большого взрыва. Взрыв образовал в очень малом объеме квантом действия. Гипотеза Планка о квантах нарушила
пространства горячий «котел», в котором при «очевидное» правило классической физики о том, что
фантастически больших плотностях и температурах любая физическая величина, в том числе и энергия,
находилось все вещество нашей Вселенной. изменяется непрерывным образом, и за бесконечно малый
48По оценкам Г. Гамова через 100 с после взрыва0 промежуток времени ее изменение всегда бесконечно мало.
плотность вещества была в тысячи раз больше плотности 83В области больших частот отличие средней энергии0
воды, а температура (Т ~ 109 К) значительно превышала излучения, рассчитанной по формулам классической и
температуру в центре термоядерного взрыва. В этот квантовой физики становится существенным. Именно в этой
момент материя существовала в виде высокотемпературной области частот классическая теория излучения приводит к
плазмы, состоящей из протонов, нейтронов, электронов, «ультрафиолетовой катастрофе». Квантовая теория
фотонов, нейтрино и их античастиц. Вещество в таком излучения устраняет это противоречие теории и
состоянии было ионизованно и непрозрачно для излучения, эксперимента.
83 «Тепловое излучение тел» | Тепловое излучение тел 0
http://900igr.net/fotografii/fizika/Teplovoe-izluchenie-tel/Teplovoe-izluchenie-tel.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

133 темы
Фото
Презентация: Тепловое излучение тел | Тема: Излучение | Урок: Физика | Вид: Фото
900igr.net > Презентации по физике > Излучение > Тепловое излучение тел