Fisika

Termiese bestraling en swartliggaamsstraling


Twee belangrike konsepte vir kwantumfisika is termiese bestraling en swartliggaam. Van nou af bestudeer ons elkeen.

Termiese bestraling

Elke oppervlak van 'n liggaam wat hoër is as absolute temperatuur, stuur elektromagnetiese straling uit. Aangesien hierdie energie verband hou met temperatuur, word dit genoem termiese bestraling.

Die termiese bestraling wat deur die oppervlak van 'n liggaam by kamertemperatuur vrygestel word, is infrarooi, 'n onsigbare straling. As ons byvoorbeeld die temperatuur van 'n metaalplaat tot 600 ° C verhoog, sal die uitgestraalde straling steeds infrarooi wees, maar nou kan ons dit "waarneem" as ons ons hande nader aan die plaat beweeg. Verhoging van die temperatuur tot ongeveer 700 ° C sal nie net intense infrarooi bestraling uitbring nie, maar ons sal ook die vrystelling van rooierige lig kan waarneem.

As die temperatuur van die metaalplaat aanhou styg en aanvaar dat die smelttemperatuur nie bereik word nie, sal ons toenemend intense infrarooi bestraling waarneem, en die plaat verander geleidelik van rooi na oranje, dan na geel, ensovoorts. vorentoe, geneig tot wit.

As blou lig uitkom, gee ons die gevoel van wit, soos by die gloeilamp van 'n gloeilamp, deur dit met die ander ligte te meng. As 'n liggaam wat al wit geword het, steeds hoër is, sal dit 'n blouerige kleur kry. Daarom is blou sterre die warmste.

Stefan-Boltzmann Law

In 1879 het Stefan empiries die vergelyking verkry wat Boltzmann in 1884 wiskundig gedemonstreer het. Die uitdrukking is:

(Stefan-Boltzmann Law)

waar:

Pot = totale drywing wat vanaf die buitenste oppervlak van 'n liggaam uitgestraal word by 'n absolute temperatuur T;

e = emissiwiteit of emissiekrag van die liggaam, afhangende van die aard van die uitstralende oppervlak en kan waardes aanneem tussen 0 en 1 (afmetingslose hoeveelheid);

σ = Boltzmann-konstant, waarvan die waarde σ = 5,67x10 is-8 W / m2K4;

A = uitgaande oppervlakte.

Dit is belangrik om daarop te let dat die uitgestraalde krag volgens die wet van Stefan-Boltzmann afhang van die absolute oppervlaktemperatuur van die liggaam in die vierde drywing, en dus die bepalende faktor in die vergelyking is.

Die wet van Stefan-Boltzmann kan ook soos volg uitgedruk word:

waar Ek is die totale intensiteit van termiese bestraling wat deur die liggaam vrygestel word, dit wil sê die totale hoeveelheid energie wat per tydseenheid en per eenheidsoppervlakte van die buitenste oppervlak van die liggaam vrygestel word.

Volgens die klassieke elektromagnetiese teorie word termiese bestraling deur elektriese ladings vanaf die liggaam afgegee, wat op verskillende frekwensies naby die oppervlak beweeg as gevolg van termiese roering. Straling word dus vrygestel in 'n kontinue reeks frekwensies, dit wil sê in 'n kontinue spektrum:

Volgens die Klassieke Fisika, word die elektriese ladings naby die oppervlak van die liggaam geroer, aangesien daar termiese straling op 'n liggaam skyn, sodat sommige van die insidente energie in die liggaam daardeur geabsorbeer word. In 1859 besef Gustav Kirchhoff dat die absorpsiekrag van 'n liggaam gelyk is aan die emissiekrag. wiskundig:

Daarom is 'n goeie liggaam wat termiese straling absorbeer (slegte weerkaatser) ook 'n goeie emitter. Net so is 'n slegte absorber (goeie weerkaatser) ook 'n slegte emittor.


Video: Ночёвка на морозе! Москва: ВЫЖИВАНИЕ в палатке (Julie 2020).