У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
19.2. Тепловое излучение
Любое нагретое тело излучает электромагнитные волны. Общий механизм светового излучения изложен в начале IV главы. Для теплового излучения он следующий. В результате теплового движения (колебания, столкновения) атомы и молекулы могут переходить в возбужденное состояние (состояние с большей энергией). При обратном переходе атома или молекулы из состояния с большей в состояние с меньшей энергией и происходит тепловое излучение . Итак, тепловое излучение присуще всем телам при любой температуре, отличной от абсолютного нуля (0 К). Оно имеет сплошной спектр, однако длина волны, соответствующая максимуму излучения, существенно зависит от температуры. При низких температурах тепловое излучение преимущественно инфракрасное, при высоких излучение представляет видимый свет, при очень высоких излучение ультрафиолетовое. Наглядным примером, подтверждающим уменьшение длины волны излучения с ростом температуры тела, является изменение цвета свечения нагреваемого металла. Сначала металл темный (невидимое инфракрасное излучение), затем красный, потом оранжевый, желтый и, наконец, голубовато-белый 1 . Длина волны λ m , на которую приходится максимум теплового излучения абсолютно черного тела 2 , обратно пропорциональна его абсолютной темпера- туре Т ( закон Вина ): 1 В современных осветительных электролампах температуранити накаливанияоколо 3000 К. 2 Тело называется абсолютно черным , если оно поглощает всю падающую на него энергию излучения. В природе таких тел нет, однако, к примеру, сажа и уголь почти такие. Кроме того, установлено, что всякое тело при данной температуре излучает преимущественно лучи таких длин волн, которые при той же температуре сильнее всего поглощает. 128
| λ m | = | b | , | (19.9) | ||||||||
| где b ≈ 2,898·10 –3 м·К – постоянная | T | |||||||||||
| Вина. | j ( λ ) | |||||||||||
| На рис. 19.8 показано распре- | 6000 К | |||||||||||
| деление энергии в спектре излуче- | ||||||||||||
| ния угля при различных температу- | ||||||||||||
| рах (спектр излучения угля близок с | 4000 К | |||||||||||
| спектру излучения абсолютно чер- | 3500 К | |||||||||||
| ного тела). Видно, что с ростом | ||||||||||||
| температуры растет энергия излуче- | 1500 К | |||||||||||
| ния (площадь под кривой), а длина | 750 К | |||||||||||
| волны λ m уменьшается (максимум | ||||||||||||
| 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 | 3,2 3,6 λ , мкм | |||||||||||
| смещается влево). Этим и объясня- | ||||||||||||
| ется изменение цвета металла при | Рис. 19.8 |
| нагревании. |
Величину j ( λ ) называют спектральной плотностью энергии излучения . По существу, это энергия, излучаемая в единицу времени с единицы площади поверхности тела волнами с длинами в узком диапазоне от λ до λ + d λ . Чтобы найти энергию, излучаемую в единицу времени с единицы площади поверхности тела во всем спектральном диапазоне (интенсивность теплового излучения или излучательная способность, измеряемая в Вт/м 2 ), нужно взять интеграл J = ∞ ∫ j ( λ ) d λ . 0 Оказывается, что для абсолютно черного тела этот интеграл зависит только от температуры. Интенсивность теплового излучения абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры ( закон Стефана – Больцмана ):
| J = σ T 4 , | (19.10) |
где σ ≈ 5,67·10 –8 Вт/(м 2 ·К 4 ) – постоянная Стефана – Больцмана. Основным источником теплового излучения в природе является солнце. Максимум в спектре солнечного излучения, достигающего земной поверхности, соответствует длине волны ~ 500 нм. Этому соответствует температура абсолютно черного тела около 6000 К, формула (19.9). Излучение при такой температуре и называется белым светом. Белым светом можно считать излучение ламп накаливания, снабженных соответствующими светофильтрами (матовыми). Из искусственных источников теплового излучения в сельском хозяйстве применяются лампы накаливания и инфракрасные излучатели . Инфракрасные излучатели используют для обогрева молодняка, особенно в первые дни после рождения. Кроме того, обработка молока ИК-излучением быстро и практически полностью уничтожает микрофлору в молоке с очень незначительным изменением его вкусовых качеств. 129
Органы теплокровных животных и человека излучают в ИК диапазоне. Созданы специальные приборы, регистрирующие это излучение – тепловизоры . Очаг воспаления имеет повышенную температуру и на экране тепловизора выглядит ярче, что помогает диагностировать многие опухолевые заболевания на ранних стадиях. Созданы и активно применяются приборы ночного видения, работающие в ИК диапазоне. В полной темноте они регистрируют ИК-излучение, исходящее от нагретых тел, к примеру, от людей, теплокровных животных, работающих двигателей транспортных средств или электронагревательных приборов. Летящий самолет на экране такого прибора выглядит как движущееся красное пятно. Заканчивая параграф, отметим, что точная теория теплового излучения может быть построена только на принципах квантовой физики из представлений о квантовом характере светового излучения. А в заключение всей лекции подчеркнем, что различные спектральные диапазоны света по-разному влияют на растения, что учитывается при разработке ламп для освещения теплиц, см. приложение к главе IV. Вопросы к лекции 19 1. Укажите оптический спектр световых волн. 2. Перечислите явления, связанные с волновыми свойствами света, дайте их краткую характеристику и приведите примеры. 3. Напишите формулу для разрешающей способности дифракционной решетки. Какой физический смысл имеет эта величина? 4. Напишите формулу для разрешающей способности микроскопа. С каким явлением связана эта величина, и какой физический смысл она имеет? 5. Вода освещена светом красного фонаря. Известно, что в воде длина волны будет меньше. Какой свет будет видеть ныряльщик под водой? 6. Как возникает тепловое излучение? 7. Сформулируйте закон Вина. Приведите пример. 8. Что такое излучательная способность? Сформулируйте закон Стефана – Больцмана. 9. Приведите примеры использования теплового излучения в сельском хозяйстве. 10. Пользуясь приложением к главе IV, скажите, какие спектральные диапазоны белого света дают максимальный и минимальный вклад в процесс фотосинтеза. 11. Нарисуйте приближенную оптимальную спектральную характеристику лампы для освещения теплиц. 130