Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Тепловое излучениеабсолютно черное тело закон стефана больцмана». Также Вы можете бесплатно проконсультироваться у юристов онлайн прямо на сайте.
Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017: с 59-62.
Температура внутри Солнца падает по мере удаления от его центра. Поэтому, по мере движения по направлению к поверхности, спектр светового излучения оказывается соответствующим более высоким температурам, чем температура окружающий среды. Устранить такое резкое противоречие теории с опытом удалось в 1900 г. М. Планку, который ввел представление о квантовой природе излучения. Он предположил, что излучение энергии веществом происходит не непрерывно, а в виде определенных порций (квантов) энергии, пропорциональных частоте излучения.
Содержание:
Законы Стефана-Больцмана и смещения Вина
Существование “тепловых лучей” предположил в 18 веке химик Шееле (1742-1786),но опыты с тепловыми лучами проводили ещё флорентийские академики, доказавшие, что “холод ” от глыбы льда охлаждает шарик термостата, помещенного в фокусе вогнутого зеркала. Преобразуем его следующим образом: разность между полной энергией и энергией покоя есть кинетическая энергия Тчастицы, т.е.
Законы теплового излучения абсолютно черного тела (Закон Стефана Больцмана). Тело наз-ся черным (абсолютно черным), если оно при любой температуре полностью поглощает всю энергию падающих на него электромагнитных волн независимо от их частоты, поляризации (упорядочивания светового в-ра) и направления распространения. Следовательно, коэф-т поглощения абсолютно черного тела (АЧТ) тождественно равен единице. Спектральная плотность энергетической светимости АТЧ зависит только от частоты νизлучения и термодинамической температуры Т тела.
Важно отметить, что закон говорит только об общей излучаемой энергии. Распределение энергии по спектру излучения описывается формулой Планка, в соответствии с которой в спектре имеется единственный максимум, положение которого определяется законом Вина.
Единство поля и вещества, представляющих собой формы существования материи, связано с их взаимодействием. Признавая поле материальным, мы делам вывод, что поле воздействует на вещество с определенной силой. С другой стороны, если свет представляет собой электромагнитное поле, то, вспомнив любой источник света, можно сделать умозаключение — источником поля является вещество. На этом уроке попробуем разобраться с цветом и спектрами, иллюстрирующими специфические формы взаимодействия вещества и поля.
Тепловое излучение это излучение нагретого тела. Оно совершается за счёт теплового движения атомов и молекул вещества и свойственно всем телам при температуре выше 0 К.
Тела, нагреты до достаточно высоких температур, светятся. Свечение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым излучением. Тепловое излучение является самым распространенным в природе, совершается за счет энерги теплового движения атомов и молекул в-ва (т.е. за счет его внутренней энергии) и свойственно всем телам при температуре выше 0 К. Тепловое излучение характеризуется сплошным спектром, положение максимума которого зависит от температуры. При высоких температурах излучаются короткие (видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, при низких – преимущественно длинные (инфракрасные). Тепловое излучение – практически единственный тип излучения, который может быть равновесным. Предположим, что нагретое тело помещено в полость, ограниченное идеально отражающей оболочкой.
Спектральная плотность энергетической светимости численно равна мощности излучения с единицы площади пов-ти этого тела в интервале частот единичной ширины.
Абсолютно чёрное тело. Законы Стефана-Больцмана и Вина.
Нагретые тела излучают энергию в виде электромагнитных волн различной длины. Когда мы говорим, что тело «раскалено докрасна», это значит, что его температура достаточно высока, чтобы тепловое излучение происходило в видимой, световой части спектра.
Существование на каждой кривой более или менее ярко выраженного максимума свидетельствует о том, что энергия излучения ЧТ распределена по спектру неравномерно: черное тело почти не излучает энергии в области очень малых и очень больших частот.
Предмет изучения физики. Методы физических исследований: опыты, наблюдения, гипотезы, теории, эксперименты. Понятия и представления физики. Физические модели. По современной теории свет проявляет корпускулярно-волновой дуализм. С одной стороны это электромагнитная волна, а с другой — это поток частиц – фотонов. С волновой точки зрения объясняются такие явления, как: интерференция, дифракция, поляризация, дисперсия; а с корпускулярной: тепловое излучение, фотоэффект, тормозное рентгеновское излучение, эффект Комптона.
Урок 13. Взаимодействие поля и вещества. Цвет и спектры
В повседневной жизни мы видим многообразие цветов. Чтобы разобраться с этим, нужно обратиться к опытам И. Ньютона, который одним из первых провел опыты по исследованию цвета. Занимаясь усовершенствованием линз, его заинтересовала радужная полоска по краям изображения.
Распределение энергии излучения абсолютно черного тела по длинам волн, полученное Планком (планковские кривые), показано на рис. 34.15 для нескольких температур (жирная кривая показывает распределение энергии в спектре Солнца). Из рисунка видно, что длина волны, на которую приходится наибольшая энергия излучения, тем меньше, чем выше температура излучающего тела. Эта связь была установлена В.
План лекции: История открытия теплового излучения. Виды излучения и его характеристики. Абсолютно чёрное тело. Закон Кирхгофа.
Все формулы по физике и математике
Для реальных же тел закон Стефана—Больцмана не применим, так как распределение плотности излучения по спектру у реальных тел и у абсолютно черного тела различны. Особенно это характерно для газов, которые излучают в определенных сравнительно узких полосах спектра. Однако у большинства твердых тел с шероховатыми поверхностями, особенно у диэлектриков, полупроводников и окислов металлов, распределение энергии по спектру имеет такой же характер, как и у абсолютно черного тела. Такие тела называют серыми.
М. — Термодинамика и статистическая физика II — Лемма Больцмана»}],»accessibility»:{«accessibilityData»:{«label»:»Савченко А.
Зависимости коэффициента излучения от температуры и длинны волн является наиболее важными характеристиками оптического излучения различных веществ.
В равновесном состоянии свет строго определенной частоты поглощается одним атомом в одном месте одновременно с испусканием света той же частоты другим атомом в другом месте.
Содержание
Ответить на поставленные вопросы можно с помощью предложенной литературы. Цифра в квадратных скобках обозначает учебник, а цифра рядом страницу в нем.
Абсолютно черное тело удобно использовать в качестве стандартного излучателя (на практике используется черненая платина или отверстие в равномерно нагретой полости), поскольку его излучательная способность определяется только его температурой.
Для сравнения различных излучателей используется общий эталон – абсолютно черное тело. Абсолютно черное тело полностью поглощает все падающие на него излучения.
Тепловое излучение знакомо людям ещё с незапамятных времён. Греясь на солнце или у огня, человек наслаждался теплом, испускаемые солнечными лучами или лучами очага.
Спектральное распределение энергии теплового излучения какого-либо реального тела может заметно отличаться от показанного на рис. 34.15 для излучения черного тела при той же температуре, но обычно имеет такой же характер. Установив с помощью опыта, на какую длину волны приходится наибольшая энергия в спектре излучения тела, можно определить его температуру. Таким путем можно определить, например, температуру расплавленного металла, волоска лампы накаливания и т. д.
Для электрона, который двигается со скоростью значительно меньшей скорости света, мы можем пользоваться формулами классической механики, а для электрона, двигающегося со скоростью близкой к скорости света, необходимо применять формулы теории относительности, поэтому сначала выясним, классической или релятивистской частицей является электрон. Для этого необходимо сравнить кинетическую энергию электрона, равную по условию задачи энергии фотона с длиной волны λ, с энергией покоя электрона.
Строго говоря, серых тел тоже в природе не существует. Так, например, у многих металлов коэффициент излучения значительно уменьшается при увеличении длины волны, а у диэлектриков, наоборот, увеличивается. Но в ограниченных спектральных диапазонах многие тела с достаточной точностью можно считать серыми.
§ 34.11. Законы теплового излучения Стефана — Больцмана, Вина, Планка.
Реальные физические тела поглощают лишь часть лучевой энергии, а оставшаяся часть ими отражается, однако закономерность, согласно которой удельная мощность излучения с их поверхности пропорциональна Т в 4, как правило, сохраняется и в этом случае, однако постоянную Больцмана в этом случае приходится заменять на другой коэффициент, который будет отражать свойства реального физического тела.
Считая, что Солнце излучает как абсолютно чёрное тело, определить температуру его поверхности и мощность, излучаемую его поверхностью.
Как распределяется энергия излучения по длинам волн, не удалось установить ни с помощью термодинамических методов, ни с помощью волновой теории излучения. Согласно волновой теории энергия излучения нагретого тела, соответствующая различным частотам, должна возрастать с увеличением частоты.
В спектре солнечного света можно различить семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. При этом, соединив этот спектр с помощью собирающей линзы, снова образуется белый свет. И. Ньютон делает вывод, что цвет не является свойством тела, как это считалось ранее. Он делает важный вывод, что наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше всех – красные.