ТЕПЛОВО́Е ИЗЛУЧЕ́НИЕ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ТЕПЛОВО́Е ИЗЛУЧЕ́НИЕ (температурное излучение), электромагнитное излучение, испускаемое частицами вещества, находящимися в возбуждённом состоянии вследствие теплового движения. Характеристики Т. и. вещества с установившейся темп-рой (при энергетич. равновесии всех степеней свободы частиц) близки к характеристикам теплового равновесного излучения той же темп-ры, описываемого Планка законом излучения. В отсутствие потоков излучения извне тело с абсолютной темп-рой $T$ испускает в окружающее пространство световой поток, спектральная яркость которого равна яркости равновесного Т. и., умноженной на поглощательную способность поверхности тела на соответствующей частоте (Кирхгофа закон излучения). Тело, полностью поглощающее падающее на него излучение (поглощательная способность равна 1 на всех частотах), излучает равновесное Т. и. и называется абсолютно чёрным телом. Поглощательная способность реальных тел меньше 1.
Источником Т. и. могут служить раскалённые твёрдые тела (напр., нити ламп накаливания), атмосферы планет и звёзд и др. Если темп-ра источника выше темп-ры окружающей среды, то для поддержания стационарного состояния источника необходим подвод энергии. Адиабатически медленный подвод энергии не нарушает теплового равновесия излучающего тела, и его излучение сохраняет характеристики Т. и. Так, Солнце испускает свет в окружающее пространство как абсолютно чёрное тело с темп-рой 5800 К.
Знание характеристик Т. и., закономерностей его испускания и поглощения позволяет бесконтактно определять темп-ру тел (см. Пирометрия оптическая), проводить анализ процессов переноса излучения в газах и плазме, находящихся в условиях локального термодинамич. равновесия, а также процессов в звёздных атмосферах.
Интенсивность $I$ Т. и. флуктуирует с плотностью вероятности $p(I)=(1/I_{cр})\exp(–I/I_{cр})$, где $I_{cр}$ – интенсивность, рассчитываемая по закону Кирхгофа. Данная плотность вероятности совпадает с Больцмана распределением и при переходе к квантовому описанию излучения может быть преобразована в вероятность регистрации числа $n$ фотонов в моде Т. и.:$$p_n=\left( \frac{n_{cр}}{n_{cр}+1}\right)^n/(n_{cр}+1)$$где $n_{cр}$ – ср. число фотонов.