Главная > Физика > Введение в молекулярную физику и термодинамику
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

г. Закон Кирхгофа.

Из того факта, что плотность равновесного излучения и не зависит от природы стенок, можно вывести важное соотношение между поглощательной способностью а и излучательной способностью для произвольной поверхности. Для этого рассмотрим окруженную произвольными стенками полость, имеющую некоторую определенную температуру, и сравним эту полость с другой, имеющей ту же самую температуру, но окруженную черными стенками.

В обеих полостях излучение, поглощаемое стенкой в 1 сек, равно излучению, испускаемому ею, поскольку излучение находится в равновесии со стенкой. Из приведенных выше рассуждений следует, что плотность энергии и также одинакова в обеих полостях, так как температура их одинакова. Таким образом, энергия, дающая в 1 сек на единицу площади, также одинакова в обеих полостях, поскольку эта энергия определяется величиной и. Эта энергия полностью поглощается черной стенкой, тогда как стенка другой полости поглощает лишь часть ее, равную а. Поскольку между поглощаемым и испускаемым излучением имеется равновесие, нечерная стенка должна испускать только часть а от энергии, испускаемой черной стенкой: Отсюда

Очевидно, это соотношение справедливо для каждой из длин волн в отдельности.

Для любого тела отношение излучательной способности к поглоиательной способности является определенной величиной, которая зависит только от температуры и длины волны и не зависит от природы поверхности тела. В этом и состоит закон Кирхгофа (1824-1887 гг.).

Значение этого отношения равно излучательной способности черной поверхности с той же температурой

или умноженной на плотности равновесного излучения внутри полости, окруженной стенками с той же температурой.

Как мы уже заметили, закон Кирхгофа справедлив для каждой из длин волн в отдельности. Рассмотрим в качестве примера полированную металлическую сферу с черным пятном. При нормальной температуре черное пятно будет выглядеть темнее, чем остальная поверхность сферы, поскольку металл отражает, а черное пятно поглощает почти весь падающий на него свет. Однако если температура становится настолько высокой, что сфера сама начинает испускать видимый свет, то пятно выглядит ярче, чем окружающая поверхность, так как это пятно, которое сначала поглощало сильнее металла, теперь больше испускает.

Красное стекло выглядит красным потому, что оно сильно поглощает излучение, имеющее дополнительный к красному цвет, т. е. зеленый. Однако если сильно нагреть это стекло, то оно будет испускать излучение как раз того цвета, который оно раньше поглощало, и оно будет зеленоватым). В наружных слоях Солнца атомы, водорода поглощают из непрерывного солнечного спектра ряд спектральных линий Именно эти линии испускаются водородом при его возбуждении в разрядной трубке. Можно привести еще много других примеров проявления закона Кирхгофа.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление