Презентация на тему "Тепловое излучение"

Тепловое излучение

11 класс

Классическая физика

• создана трудами Галилея, Ньютона, Ампера, Максвелла на протяжении трех столетий- 17, 18, 19 веков

Излучение

• Испускаемый источником свет уносит с собой энергию.
• Тогда к источнику света нужно подвести дополнительно энергию равную потерянной.
• В тех случаях, когда необходимая энергия сообщается нагреванием, т. е. подводом тепла, излучение называется тепловым или температурным.

Поглощение

• Все тела при любой температуре поглощают в окружающее пространство лучистую энергию
• Излучает истопленная печь, человек, кусок льда.
• Если тело хорошо поглощает, то оно и хорошо и излучает
• Из всех тел лучше всего поглощают черные тела

Что чернее всего?

Тело

Коэффициент поглощения

Белая бумага

0,25

Полированный алюминий

0,35

Хром

0,38

Никель

Лед

0,42

0,64

Вода

0,67

Сажа

0,98

Черный бархат

0,99

Абсолютно черное тело

1,00

«Черная дыра»

1,00

Определение

• Абсолютно черное тело – тело, которое при освещении не излучает энергию, а полностью её поглощает

Примеры близкие к черным телам

Отверстие в стене

Зрачок

Солнце

Открытое окно здания

• Если в замкнутую полость с зеркально отражающими стенками поместить несколько тел, нагретых до различной температуры, то такая система с течением времени приходит в состояние теплового равновесия , при котором все тела приобретают одинаковую температуру .
• Тела обмениваются энергией только путем испускания и поглощения лучистой энергии.
• В состоянии равновесия процессы испускания и поглощения энергии каждым телом в среднем компенсируют друг друга ,
• Это излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с телами, имеющими определенную температуру, называется равновесным или черным излучением.
• Если через малое отверстие заглянуть внутрь полости, в которой установилось термодинамическое равновесие между излучением и нагретыми телами, то глаз не различит очертаний тел и зафиксирует лишь однородное свечение всей полости в целом.

Абсолютно черное тело

• Абсолютно черных тел в природе не бывает. Хорошей моделью такого тела является небольшое отверстие в замкнутой полости

• Свет, падающий через отверстие внутрь полости, после многочисленных отражений будет практически полностью поглощен стенками, и отверстие снаружи будет казаться совершенно черным
• Но если полость нагрета до определенной температуры T, и внутри установилось тепловое равновесие, то собственное излучение полости, выходящее через отверстие, будет излучением абсолютно черного тела

Закона Стефана–Больцмана

• В 1879 году Йозеф Стефан на основе анализа экспериментальных данных пришел к заключению, что светимость R абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры T: R = σT 4 .
• Несколько позднее, в 1884 году, Л. Больцман теоретически получил эту зависимость из термодинамических соображений.
• Этот закон получил название закона Стефана–Больцмана.
• Числовое значение постоянной σ, по современным измерениям, составляет σ = 5,671·10 –8  Вт / (м 2  · К 4 ).

Теоретическая кривая не имеет максимума

Экспериментальная кривая

Ультрафиолетовая катастрофа