Основные понятия и определения.

 

Все нагретые тела излучают тепловую энергию в окружающее пространство в виде электромагнитных волн. Это электромагнитное излучение тел называют тепловым излучением.

Диапазон длин волн теплового излучения лежит в пределах приблизительно от 0,3 до 800 мкм. т.е. он включает в себя видимую часть спектра и коротковолновую область инфракрасного излучения (рис.2.1.)

Рис.2.1. Спектр теплового излучения.

 

Если на пути лучистого теплового потока встречается некоторое тело (жидкость, газ), то лучистая тепловая энергия в общем случае частично поглощается Q_A, частично отражается Q_R и частично проходит сквозь тело Q_D. Q = Q_A + Q_R + Q_D . Поделив на Q. и обозначив Q_A/ Q =A, Q_R/ Q =R, Q_D / Q =D, получим A+R+D=1.

Коэффициенты A, R, D характеризуют соответственно поглощенную, отраженную и пропускающую способность тел. Каждый из этих коэффициентов теоретически может изменяться от 0 до 1. Тела, у которых А = 1, (R =0, D =0), т.е.вся падающая лучистая энергия поглощается телом, называются абсолютно черными, если R =1 ( А=0, и D = 0) , т.е. вся лучистая энергия отражается телом - абсолютно белыми, когда D = 1 ( A = 0,

R = 0), т.е. падающая энергия полностью проходит через тело – абсолютно прозрачными. В природе абсолютно черных, так же как абсолютно белых и абсолютно прозрачных тел нет, однако введение этих понятий позволяет установить законы излучения

 

 

реальных тел. Значения коэффициентов А, R и D зависят от природы тела, его температуры и спектра падающего излучения.

Различают монохроматическое и интегральное (или полное) излучение. Монохроматическим излучением называется излучение в узком диапазоне волн от λдо λ+ dλ, интегральное излучение - это суммарное излучение во всем диапазоне волн от λ=0 до λ=¥.

Излучение тел, обусловленное только их свойствами и внутренней энергией, называется собственным излучением.

В реальных условиях все тела находятся в лучистом теплообмене: каждое тело излучает и одновременно воспринимает лучистую тепловую энергию от окружающих тел. Пусть на рассматриваемое тело от окружающих тел падает лучистая энергия Q_пад: часть этой энергии, равная АQ_пад поглощается телом, другая часть, в предположении, что тело не прозрачно, равная (1-A) Q_пад, отражается.

Сумма собственного и отраженного излученияназываетсяэффективным излучением Q_эф = Q +(1-А) Q_пад .Способность тел излучать тепловую энергию характеризуется плотностью излучения Е, т.е.лучистым потоком, испускаемым в единицу времени с единицы поверхности тела Е=(dP/dS), [Вт/м²]. Отношение плотности излучения dE_l, испускаемого в бесконечно малом интервале длин волн dλ, к величине этого интервала называется спектральной интенсивностью излучения J_l = dE_l/dλ .