Виды лучистых потоков
Энергия излучается телом при данной температуре во всех направлениях в виде спектра. Суммарное количество энергии, излученной на всех длинах волн в единицу времени, называют полным или интегральным лучистым потоком Q. Монохроматическим или однородным (спектральным) лучистым потоком Qλ называют излучение в узком интервале длин волн: от λ до λ + Δλ. Интегральный лучистый поток, приходящийся на единицу поверхности, называют плотностью интегрального излучения Е = dQ/dF, Вт/м2 . (3.3) Уравнение (3.3) служит и для выражения лучеиспускательной способности поверхности или поверхностной плотности излучения, представляющей собой суммарное количество энергии (для всего спектра, т. е. для всех длин волн, начиная от λ=0 до λ=∞), излучаемое телом с единицы поверхности за единицу времени (т. е. плотность интегрального или собственного излучения с поверхности тела). При одной и той же температуре излучаемая энергия распределяется различно при различных длинах волн и для того, чтобы это учесть, вводят понятие о спектральной интенсивности излучения, представляющей собой лучистый поток в узком интервале длин волн и выражаемой уравнением I = dE / dλ, Вт/м3. (3.4)
Пусть на тело извне падает излучение Епад ,Вт/м2 (падающее излучение). Часть падающего излучения в количестве Епогл= АЕпад поглощается (поглощенное излучение); остальная часть в количестве Еотр= (1—А)Епад отражается (отраженное излучение). Суммарный поток из собственного излучения и отраженного называют эффективным излучением тела Еэф = Е + (1-А) Епад. (3.5) Условие это отображено графически на рис. 3.2. Рис. 3.2. Графическая иллюстрация соотношения величин Е, Епад, Епогл, Еотр, Еэф
Результирующее излучение учитывает наряду с собственным излучением и излучение, поглощаемое телом из окружающей среды АЕпад . Для другого случая, когда Т>Токр, Ерез = Е- АЕпад = Еэф - Епад = qрез (3.6) или Еэф = qрез + Епад . (3.7) Принимая во внимание, что Епад = (Е - qрез ) / А, (3.8)имеем Еэф = qрез (1- 1/А) + Е/А. (3.9) Эта зависимость широко используется для определения результирующих лучистых потоков.
Основные законы теплового излучения
Закон Планка
В 1900 г. М. Планк, разрабатывая квантовую теорию излучения, теоретически вывел следующий закон распределения энергии, излучаемой абсолютно черным телом, в зависимости от длин волн Е0λ= С1λ-5 · ( е С2/λТ - 1)-1 ,Вт/м3, (3.10) где Е0λ —спектральная интенсивность излучения абсолютно черного тела, Вт/м3 или Вт/ (м2·мкм); λ — длина волны, м; Т— абсолютная температура тела, 0К; е— основание натуральных логарифмов; С1 = 3,68 ·10-16 Вт/м2 и С2 = 1,67 ·10-2 м. Графически закон Планка изображен на рис. 3.3. Из графика видно, что начиная от нуля интенсивность излучения быстро рас-
тет с увеличением длины волны, достигая максимума при некотором ее значении, после чего убывает. Максимальная интенсивность излучения при повышении температуры смещается в область коротких волн, что видно из закона Вина, выражаемого уравнением λmax T = 2,9 мм ·0К. (3.11) Видимое излучение
Рис. 3.3. Излучение абсолютно черного тела в зависимости от длины волны при разных температурах
Закон Вина вытекает из общего уравнения (3.10) однако смещение максимумов было найдено Вином до появления закона Планка. Закон Планка хорошо согласуется с опытными данными, различаясь на величину до 1%. Из рассмотрения рис.3.3 следует, что энергия видимого излучения, по сравнению с энергией инфракрасного излучения, пренебрежимо мала (см. заштрихованную площадку слева).
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|