Was sind die Eigenschaften von Wärmestrahlung?

Was sind die Eigenschaften von Wärmestrahlung?
Anonim

Antworten:

Sieh dir das an

Erläuterung:

1) Die von einem Körper bei jeder Temperatur abgegebene Wärmestrahlung besteht aus einem breiten Frequenzbereich. Die Häufigkeitsverteilung ist durch das Plancksche Gesetz der Schwarzkörperstrahlung für einen idealisierten Emitter gegeben.

2) Der dominante Frequenzbereich (oder Farbbereich) der emittierten Strahlung verschiebt sich zu höheren Frequenzen, wenn die Temperatur des Emitters steigt. Zum Beispiel strahlt ein rotes heißes Objekt hauptsächlich in den langen Wellenlängen (rot und orange) des sichtbaren Bandes. Wenn es weiter erhitzt wird, beginnt es auch, erkennbare Mengen von grünem und blauem Licht zu emittieren, und die Ausbreitung der Frequenzen im gesamten sichtbaren Bereich lässt es für das menschliche Auge weiß erscheinen; es ist weiß heiß Selbst bei einer weiß-heißen Temperatur von 2000 K befindet sich jedoch noch 99% der Energie der Strahlung im Infrarot. Dies bestimmt das Wiener Verschiebungsgesetz. Im Diagramm verschiebt sich der Spitzenwert für jede Kurve mit zunehmender Temperatur nach links.

3) Die Gesamtstrahlungsmenge aller Frequenzen steigt mit steigender Temperatur steil an; es wächst als T4, wobei T die absolute Temperatur des Körpers ist. Ein Objekt mit der Temperatur eines Küchenofens, etwa die doppelte Raumtemperatur auf der absoluten Temperaturskala (600 K vs. 300 K), strahlt 16-mal so viel Leistung pro Flächeneinheit aus. Ein Objekt mit der Temperatur des Glühfadens in einer Glühlampe - etwa 3000 K oder das Zehnfache der Raumtemperatur - strahlt 10.000-mal so viel Energie pro Flächeneinheit aus. Die Gesamtstrahlungsintensität eines schwarzen Körpers steigt mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur, ausgedrückt im Stefan-Boltzmann-Gesetz. In der Grafik wächst die Fläche unter jeder Kurve mit zunehmender Temperatur schnell an.

4) Die Rate der elektromagnetischen Strahlung, die bei einer gegebenen Frequenz emittiert wird, ist proportional zu dem Absorptionsbetrag, den die Quelle erfahren würde. Daher strahlt eine Oberfläche, die mehr rotes Licht absorbiert, thermisch mehr rotes Licht aus. Dieses Prinzip gilt für alle Eigenschaften der Welle, einschließlich Wellenlänge (Farbe), Richtung, Polarisation und sogar Kohärenz, so dass es durchaus möglich ist, Wärmestrahlung zu haben, die polarisiert, kohärent und gerichtet ist, obwohl die polarisierten und kohärenten Formen recht gut sind selten in der Natur.