Закон Планка
Интенсивности излучения абсолютно черного тела ïsx и любого реального тела их зависят от температуры и длины волны.
Абсолютно черное тело при данной температуре испускает лучи всех длин волн от х = 0 до Если каким-либо образом отделить лучи с различными длинами волн друг от друга и измерить энергию каждого луча, то окажется, что распределение энергии вдоль спектра непостоянен.
По мере увеличения длины волны энергия лучей возрастает, при некоторой длине волны достигает максимума, затем убывает. Кроме того, для луча одной и той же длины волны его энергия увеличивается с ростом температуры тела, испускает лучи. Планк установил следующий закон изменения интенсивности излучения абсолютно черного тела в зависимости от температуры и длины волны.
Закон смещения Вина
Из рисунка 2.17 следует, что максимумы кривых интенсивности излучения Isx с повышением температуры смещаются в сторону более коротких волн. Длина волны Xmax s, что соответствует максимальному значению Isx, определяется законом смещения Вина.
Закон Стефана-Больцмана
Планк установил, что каждой длине волны соответствует определенная интенсивность излучения абсолютно черного тела [см.. уравнения (2.156)], что увеличивается с ростом температуры. Тепловой поток, излучаемый единицей поверхности черного тела в интервале длин волн от X до X + dX, может быть определен из уравнения.
Все реальные тела, которые используются в технике, не является абсолютно черными и при одной и той же температуре излучают меньше энергии, чем абсолютно черное тело. Излучение реальных тел, как абсолютно черного, также зависит от температуры и длины волны. Чтобы законы излучения черного тела можно было применить для реальных тел, введено понятие о серое тело и серое излучения. Под серым понимают такое излучение, аналогично излучению черного тела имеет непрерывный спектр, но интенсивность лучей для каждой длины волны Их при любой температуре составляет неизменную долю от интенсивности излучения абсолютно черного тела Isx,
Величину £ называют степенью черноты. Степень черноты - это отношение излучения серого тела к интенсивности излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Степень черноты £ зависит от физических свойств тела и для серых тел он всегда меньше единицы. В таблице Л.1 приложения Л приведены степень черноты некоторых материалов.
Большинство реальных твердых тел с определенной степенью точности можно считать серыми телами, а их излучение - серым излучением. Энергия интегрального излучения серого тела.
Закон Кирхгофа
Этот закон устанавливает количественный взаимосвязь между энергиями излучения и поглощения для серого и абсолютно черного тела.
Для всякого тела излучательная Е и поглощающая А способности зависят от температуры и длины волны. Различные тела имеют разные значения Е и А. Зависимость между ними устанавливается законом Кирхгофа. Отношение излучательной способности тела Е к его поглощающей способности А одинаково для всех серых тел, находящихся при одинаковых температурах и равна энергетической светимости черного тела при той же температуре.
Из закона Кирхгофа следует, что если тело имеет малую поглотительную способность, то оно одновременно имеет и малую излучательную способность (например, полированные металлы). Абсолютно черное тело, которое максимальную поглощающую способность, имеет и наибольшую излучательную способность.
Закон Кирхгофа остается справедливым и для монохроматического излучения. Отношение интенсивности излучения тела при определенной длине волны к его поглощательной способности при той же длине волны для всех тел одинаков, если тела находятся при одинаковых температурах, и численно равна интенсивности излучения абсолютно черного тела при той же длине волны и температуре, т.е. является функцией только длины волны и температуры.
Закон Ламберта
Лучистая энергия, излучаемая телом, распространяется в пространстве по разным направлениям с разной интенсивностью. Она зависит от направления, определяемый углом ф, который это направление образует с нормалью к поверхности. Закон, устанавливающий зависимость интенсивности излучения от направления, называется законом Ламберта. Этот закон устанавливает, что максимальное излучение Ен имеет место в направлении нормали к поверхности. Количество энергии Еф, излучаемая под углом ф к нормали, пропорциональна косинусу угла ф
Эф = Ен cos ф.