Тепловое излучение. Закон Стефана-Больцмана

Опубликовано 24.12.2010 Ведущий Антон Панкратов

Тепловое излучение - это электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии. Такое излучение испускают все тела, состоящие из большого числа атомов, при любой температуре выше абсолютного нуля. Кроме того, тепловое излучение имеет сплошной спектр, то есть нагретое тело излучает некоторое количество энергии излучения в любом диапазоне частот. Распределение энергии излучения тела по спектру зависит от температуры тела. При этом для всех тел с увеличением температуры максимум энергии излучения смещается в коротковолновый участок спектра, а общая энергия излучения возрастает. Эти закономерности были открыты в 19-м веке экспериментальным путем. По закону излучения Стефана-Больцмана полная энергия, излучаемая за 1 секунду единичной площадкой поверхности абсолютно черного тела, пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры, то есть при повышении температуры в 2 раза интенсивность излучения увеличивается в 16 раз. Для реальных тел закон Стефана-Больцмана выполняется лишь качественно, то есть с ростом температуры энергетические светимости всех тел увеличиваются. Однако для реальных тел зависимость энергетической светимости от температуры имеет дополнительный коэффициент А, называемый интегральной поглощательной способностью тела. Этот коэффициент сам зависит от температуры и всегда меньше единицы. Его значения известны для многих технически важных материалов. Например, в широком диапазоне температур для металлов коэффициент А равен 0,1 - 0,4, а для угля и окислов металлов 0,5 -0,9.