Jakie są właściwości promieniowania cieplnego?

Odpowiedź:

Zobacz

Wyjaśnienie:

1) Promieniowanie cieplne emitowane przez ciało w dowolnej temperaturze składa się z szerokiego zakresu częstotliwości. Rozkład częstotliwości podaje prawo Plancka promieniowania ciała czarnego dla wyidealizowanego emitera.

2) Dominujący zakres częstotliwości (lub koloru) emitowanego promieniowania przesuwa się na wyższe częstotliwości wraz ze wzrostem temperatury emitera. Na przykład czerwony gorący obiekt promieniuje głównie w długich falach (czerwony i pomarańczowy) widzialnego pasma. Jeśli jest dalej ogrzewany, zaczyna również emitować dostrzegalne ilości zielonego i niebieskiego światła, a rozprzestrzenianie się częstotliwości w całym zakresie widzialnym powoduje, że wydaje się ono białe dla ludzkiego oka; jest biały gorący. Jednak nawet przy białej gorącej temperaturze 2000 K, 99% energii promieniowania jest nadal w podczerwieni. Jest to określone przez prawo przesiedlenia Wiena. Na wykresie wartość szczytowa dla każdej krzywej przesuwa się w lewo wraz ze wzrostem temperatury.

3) Całkowita ilość promieniowania wszystkich częstotliwości gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury; rośnie jako T4, gdzie T jest temperaturą absolutną ciała. Obiekt o temperaturze piekarnika kuchennego, około dwukrotnie wyższej niż temperatura pokojowa w skali bezwzględnej temperatury (600 K vs. 300 K), emituje 16 razy więcej mocy na jednostkę powierzchni. Obiekt w temperaturze żarnika w żarówce - około 3000 K lub 10 razy temperatura pokojowa - emituje 10 000 razy więcej energii na jednostkę powierzchni. Całkowita intensywność promieniowania ciała czarnego wzrasta jako czwarta potęga temperatury absolutnej, co wyraża prawo Stefana-Boltzmanna. Na wykresie obszar pod każdą krzywą rośnie gwałtownie wraz ze wzrostem temperatury.

4) Szybkość promieniowania elektromagnetycznego emitowanego na danej częstotliwości jest proporcjonalna do ilości absorpcji, jakiej doznałby on ze źródła. Tak więc powierzchnia pochłaniająca więcej światła czerwonego promieniuje termicznie więcej czerwonego światła. Zasada ta odnosi się do wszystkich właściwości fali, w tym długości fali (koloru), kierunku, polaryzacji, a nawet spójności, tak że możliwe jest promieniowanie termiczne, które jest spolaryzowane, spójne i kierunkowe, chociaż spolaryzowane i spójne formy są dość rzadki w przyrodzie.