Спектрална густина на енергетската осветленост. Термичко зрачење Односот на законот на Стефан Болцман помеѓу енергетската осветленост r e и спектралната густина на енергетската сјајност на црното тело

Енергијата што телото ја губи поради топлинското зрачење се карактеризира со следните количини.

Радијационен флукс (F) -енергија што се емитува по единица време од целата површина на телото.

Всушност, ова е моќта на топлинското зрачење. Димензијата на флуксот на зрачење е [J/s = W].

Енергетска осветленост (Re) -енергија на топлинско зрачење што се емитува по единица време од единица површина на загреано тело:

Во системот SI се мери енергетската осветленост - [W/m 2 ].

Флуксот на зрачење и енергетската осветленост зависат од структурата на супстанцијата и нејзината температура: Ф = Ф(Т),

Дистрибуцијата на енергетската осветленост преку спектарот на топлинското зрачење го карактеризира спектрална густина.Дозволете ни да ја означиме енергијата на топлинското зрачење емитирана од една површина за 1 s во тесен опсег на бранови должини од λ пред λ + г λ, преку dRe.

Густина на спектрална осветленост (r) или емисивностОдносот на енергетската осветленост во тесен дел од спектарот (dRe) до ширината на овој дел (dλ) се нарекува:

Приближна форма на спектрална густина и енергетска сјајност (dRe) во опсегот на бранова должина од λ пред λ + г λ, прикажано на сл. 13.1.

Ориз. 13.1.Спектрална густина на енергетска сјајност

Зависноста на спектралната густина на енергетската сјајност од брановата должина се нарекува спектар на зрачење на телото. Познавањето на оваа зависност овозможува да се пресмета енергетската осветленост на телото во кој било опсег на бранови должини. Формулата за пресметување на енергетската осветленост на телото во опсег на бранови должини е:

Вкупната осветленост е:

Телата не само што испуштаат, туку и апсорбираат топлинско зрачење. Способноста на телото да апсорбира енергија од зрачење зависи од неговата супстанција, температура и бранова должина на зрачењето. Капацитетот на апсорпција на телото се карактеризира со монохроматски коефициент на апсорпција α.

Нека падне поток на површината на телото монохроматскизрачење Φ λ со бранова должина λ. Дел од овој проток се рефлектира, а дел се апсорбира од телото. Да ја означиме големината на апсорбираниот флукс Φ λ abs.



Монохроматски коефициент на апсорпција α λе односот на флуксот на зрачење апсорбиран од дадено тело до големината на упадниот монохроматски флукс:

Монохроматски коефициент на апсорпција е бездимензионална количина. Неговите вредности лежат помеѓу нула и еден: 0 ≤ α ≤ 1.

Функција α = α(λ,Τ) , изразувајќи ја зависноста на монохроматскиот коефициент на апсорпција од брановата должина и температурата, се нарекува капацитет на апсорпцијатела. Нејзиниот изглед може да биде доста сложен. Наједноставните типови на апсорпција се дискутирани подолу.

Чисто црно телое тело чиј коефициент на апсорпција е еднаков на единство за сите бранови должини: α = 1.

Сиво телое тело за кое коефициентот на апсорпција не зависи од брановата должина: α = конст< 1.

Апсолутно бело телое тело чиј коефициент на апсорпција е нула за сите бранови должини: α = 0.

Кирхофовиот закон

Кирхофовиот закон- соодносот на емисивноста на телото и неговата способност за апсорпција е ист за сите тела и е еднаков на спектралната густина на енергетската сјајност на апсолутно црно тело:

= /

Последица на законот:

1. Ако тело на дадена температура не апсорбира никакво зрачење, тогаш тоа не го испушта. Навистина, ако за одредена бранова должина коефициентот на апсорпција α = 0, тогаш r = α∙ε(λT) = 0

1. На иста температура црно телозрачи повеќе од кој било друг. Навистина, за сите тела освен црна,α < 1, поэтому для них r = α∙ε(λT) < ε

2. Ако за одредено тело експериментално ја одредиме зависноста на еднобојниот коефициент на апсорпција од брановата должина и температура - α = r = α(λT), тогаш можеме да го пресметаме спектарот на неговото зрачење.

§ 4 Енергетска сјајност. Законот на Стефан-Болцман.

Виенски закон за поместување

РЕ(интегрирана енергетска сјајност) - енергетската осветленост ја одредува количината на енергија емитирана од единица површина по единица време во целиот фреквентен опсег од 0 до ∞ при дадена температура Т.

Поврзување енергетска сјајност и емисивност

[Р Е ] = J/(m 2 s) = W/m 2

Законот на Ј. Стефан (австриски научник) и Л. Болцман (германски научник)

Каде

σ = 5,67·10 -8 W/(m 2 · K 4) - Стеф-на-Болцманова константа.

Енергетската осветленост на црното тело е пропорционална на четвртата моќност на термодинамичката температура.

Законот на Стефан-Болцман, дефинирајќи ја зависностаРЕна температурата не дава одговор во однос на спектралниот состав на зрачењето на црното тело. Од експериментални криви на зависнострλ, Т од λ на различни Тпроизлегува дека распределбата на енергијата во спектарот на апсолутно црно тело е нерамномерна. Сите кривини имаат максимум, кој, со зголемување Тсе поместува кон пократки бранови должини. Областа ограничена со кривата на зависнострλ ,T од λ, е еднакво РЕ(ова произлегува од геометриското значење на интегралот) и е пропорционален Т 4 .

Виенски закон за поместување (1864 - 1928): Должина, бранови (λ max), што ја дава максималната емисивност на a.ch.t. на дадена температура, обратно пропорционална на температурата Т.

б= 2,9·10 -3 m·K - Виенска константа.

Поместувањето во Виена се случува затоа што како што се зголемува температурата, максималната емисивност се поместува кон пократки бранови должини.

§ 5 Рејли-Џинс формула, Виенска формула и ултравиолетова катастрофа

Законот Стефан-Болцман ни овозможува да ја одредиме енергетската сјајностРЕа.ч.т. според неговата температура. Виенскиот закон за поместување ја поврзува температурата на телото со брановата должина на која се јавува максимална емисивност. Но, ниту едниот ниту другиот закон не го решаваат главниот проблем за тоа колку е голема способноста за емисија на зрачење за секој λ во спектарот на a.ch.t. на температура Т. За да го направите ова, треба да воспоставите функционална зависнострλ ,T од λ и Т.

Врз основа на идејата за континуираната природа на емисијата на електромагнетни бранови во законот за рамномерна дистрибуција на енергиите над степените на слобода, беа добиени две формули за емисивност на AC:

  • Формула за вино

Каде А, б = конст.

  • Рејли-Џинс формула

k =1,38·10 -23 J/K - Болцманова константа.

Експерименталното тестирање покажа дека за дадена температура, формулата на Виена е точна за кратки бранови и дава остри несовпаѓања со експериментот во регионот на долгите бранови. Се покажа дека формулата Рејли-Џинс е точна за долгите бранови и не е применлива за кратки.

Студијата за топлинското зрачење со помош на формулата Рејли-Џинс покажа дека, во рамките на класичната физика, невозможно е да се реши прашањето за функцијата што ја карактеризира емисивноста на AC. Овој неуспешен обид да се објаснат законите за зрачење на а.ч.т. Користејќи го апаратот на класичната физика, таа беше наречена „ултравиолетова катастрофа“.

Ако се обидете да пресметатеРЕкористејќи ја формулата Рејли-Џинс, тогаш

  • “ ултравиолетова катастрофа”

§6 Квантна хипотеза и Планкова формула.

Во 1900 година, М. Планк (германски научник) поставил хипотеза според која емисијата и апсорпцијата на енергија не се случува постојано, туку во одредени мали делови - кванти, а енергијата на квантот е пропорционална на фреквенцијата на осцилациите. (Планкова формула):

h = 6,625·10 -34 J·s - Планкова константа или

Каде

Бидејќи зрачењето се јавува во делови, енергијата на осцилаторот (осцилирачки атом, електрон) Е зема само вредности кои се множители на цел број на елементарни делови од енергијата, односно само дискретни вредности

Е = nЕ о = nчν .

ФОТОЕЛЕКТРИЧЕН ЕФЕКТ

Влијанието на светлината врз текот на електричните процеси првпат го проучувал Херц во 1887 година. Спровел експерименти со електричен празнење и открил дека кога е зрачено со ултравиолетово зрачење, празнењето се јавува при значително помал напон.

Во 1889-1895 година. А.Г. Столетов го проучувал ефектот на светлината врз металите користејќи ја следнава шема. Две електроди: катодата К од металот што се проучува и анодата А (во шемата на Столетов - метална мрежа што пренесува светлина) во вакуум цевка се поврзани со батеријата така што со помош на отпор Рможете да ја промените вредноста и знакот на напонот што се применува на нив. Кога цинковата катода била озрачена, во колото течела струја, снимена со милиамметар. Со зрачењето на катодата со светлина со различни бранови должини, Столетов ги воспостави следните основни принципи:

  • Ултравиолетовото зрачење има најмоќен ефект;
  • Кога се изложени на светлина, негативните полнежи се ослободуваат од катодата;
  • Јачината на струјата генерирана од светлината е директно пропорционална на нејзиниот интензитет.

Ленард и Томсон во 1898 година го измериле специфичниот полнеж ( д/ м), се откинуваат честички и се покажа дека тоа е еднакво на специфичното полнење на електронот, затоа, електроните се исфрлаат од катодата.

§ 2 Надворешен фотоелектричен ефект. Три закони за надворешен фотоелектричен ефект

Надворешниот фотоелектричен ефект е емисија на електрони од супстанција под влијание на светлината. Електроните што се испуштаат од супстанцијата за време на надворешниот фотоелектричен ефект се нарекуваат фотоелектрони, а струјата што ја создаваат се нарекува фотоструја.

Користејќи ја шемата на Столетов, следнава зависност на фотострујата наприменет напон при постојан прозрачен флукс Ф(односно, добиена е карактеристиката на струја-напон):

На некој напонУНфотоструја достигнува сатурацијаЈас n - сите електрони емитирани од катодата стигнуваат до анодата, па оттука и струјата на заситувањеЈас n определен со бројот на електрони што ги емитира катодата по единица време под влијание на светлината. Бројот на ослободени фотоелектрони е пропорционален на бројот на светлосни кванти кои се слетуваат на површината на катодата. А бројот на светлосни кванти се одредува според прозрачниот флукс Ф, инцидент на катодата. Број на фотониН, паѓајќи со текот на времетот до површината се одредува со формулата:

Каде В- енергија на зрачење добиена од површината за време Δт,

Фотонска енергија,

F e -прозрачен флукс (моќ на зрачење).

1-ви закон за надворешен фотоелектричен ефект (Законот на Столетов):

При фиксна фреквенција на упадна светлина, заситената фотоструја е пропорционална на упадниот светлосен флукс:

Јаснас~ Ф, ν =конст

Уч - напон на задржување- напонот при кој ниту еден електрон не може да стигне до анодата. Следствено, законот за зачувување на енергијата во овој случај може да се напише: енергијата на емитираните електрони е еднаква на енергијата на запирање на електричното поле

затоа, можеме да ја најдеме максималната брзина на емитирани фотоелектрониVmax

Вториот закон на фотоелектричниот ефект : максимална почетна брзинаVmaxфото-електрони не зависи од интензитетот на упадната светлина (од Ф), и се определува само со неговата фреквенција ν

Третиот закон за фотоелектричен ефект : за секоја супстанција постои Фото ефект „црвена граница“., односно минималната фреквенција ν kp, во зависност од хемиската природа на супстанцијата и состојбата на нејзината површина, при која надворешниот фотоелектричен ефект сè уште е возможен.

Вториот и третиот закон на фотоелектричниот ефект не може да се објаснат користејќи ја брановата природа на светлината (или класичната електромагнетна теорија на светлината). Според оваа теорија, исфрлањето на спроводливи електрони од метал е резултат на нивното „нишање“ од електромагнетното поле на светлосниот бран. Со зголемен интензитет на светлина ( Ф) енергијата што ја пренесува електронот на металот мора да се зголеми, па затоа мора да се зголемиVmax, и ова е во спротивност со вториот закон на фотоелектричниот ефект.

Бидејќи, според теоријата на бранови, енергијата што ја пренесува електромагнетното поле е пропорционална на интензитетот на светлината ( Ф), потоа секое светло; фреквенција, но со доволно висок интензитет, би требало да извлекува електрони од металот, односно црвената граница на фотоелектричниот ефект не би постоела, што е во спротивност со третиот закон на фотоелектричниот ефект. Надворешниот фотоелектричен ефект е без инерција. Но, теоријата на брановите не може да ја објасни нејзината неинерција.

§ 3 Ајнштајнова равенка за надворешниот фотоелектричен ефект.

Работна функција

Во 1905 година, А. Ајнштајн го објаснил фотоелектричниот ефект врз основа на квантните концепти. Според Ајнштајн, светлината не се емитува само од квантите во согласност со хипотезата на Планк, туку се шири во вселената и се апсорбира од материјата во посебни делови - кванти со енергија Е 0 = hv. Квантите на електромагнетното зрачење се нарекуваат фотони.

Ајнштајнова равенка (закон за зачувување на енергија за надворешен фото-ефект):

Инцидентна фотонска енергија hvсе троши на исфрлање на електрон од металот, односно на работната функција И надвор, и да комуницира кинетичка енергија на емитираниот фотоелектрон.

Минималната енергија што мора да му се даде на електронот за да се отстрани од цврсто тело во вакуум се нарекува работна функција.

Бидејќи енергијата на Ferm до Е Фзависи од температурата и Е Ф, исто така се менува со температурните промени, а потоа, следствено, И надворзависи од температурата.

Покрај тоа, работната функција е многу чувствителна на чистотата на површината. Нанесување филм на површината ( Ca, СГ, Ва) на ВИ надворсе намалува од 4,5 eV за чистаВдо 1,5 ÷ 2 eV за нечистотијаВ.

Ајнштајновата равенка ни овозможува да објаснимев три закони за надворешен фотоефект,

1 закон: секој квант се апсорбира од само еден електрон. Затоа, бројот на исфрлените фотоелектрони треба да биде пропорционален на интензитетот ( Ф) Света

2 закон: Vmax~ ν, итн. И надворне зависи од Ф, тогашVmax не зависи од Ф

3 закон: Како што ν се намалува, се намалуваVmax и за ν = ν 0 Vmax = 0, според тоа,hν 0 = И надвор, затоа, т.е. Постои минимална фреквенција од која е можен надворешниот фотоелектричен ефект.

Енергетска сјајност на телото- - физичка величина која е во функција на температурата и е нумерички еднаква на енергијата што ја емитува телото по единица време од единица површина во сите правци и низ целиот фреквентен спектар. J/s m²=W/m²

Спектрална густина на енергетска сјајност- функција на фреквенцијата и температурата што ја карактеризира дистрибуцијата на енергијата на зрачењето низ целиот спектар на фреквенции (или бранови должини). , Слична функција може да се напише во однос на брановата должина

Може да се докаже дека спектралната густина на енергетската осветленост, изразена во однос на фреквенцијата и брановата должина, се поврзани со односот:

Апсолутно црно тело- физичка идеализација што се користи во термодинамиката, тело кое го апсорбира целото електромагнетно зрачење кое влегува на него во сите опсези и не рефлектира ништо. И покрај името, целосно црно тело самото може да емитува електромагнетно зрачење од која било фреквенција и визуелно да има боја. Спектарот на зрачење на апсолутно црно тело се одредува само од неговата температура.

Важноста на апсолутно црно тело во прашањето за спектарот на топлинско зрачење на било кои (сиви и обоени) тела воопшто, покрај тоа што претставува наједноставен нетривијален случај, лежи и во тоа што прашањето на спектарот на рамнотежа топлинско зрачење на тела со која било боја и коефициентот на рефлексија се намалува со методите на класичната термодинамика на прашањето за зрачењето на апсолутно црно тело (и историски тоа веќе беше направено до крајот на 19 век, кога проблемот со зрачењето на апсолутно црно тело дојде до израз).

Апсолутно црни тела не постојат во природата, така што во физиката се користи модел за експерименти. Тоа е затворена празнина со мала дупка. Светлината што влегува низ оваа дупка, по повторените рефлексии, целосно ќе се апсорбира, а надворешната страна на дупката ќе изгледа целосно црна. Но, кога оваа празнина ќе се загрее, таа ќе развие свое видливо зрачење. Бидејќи зрачењето што го испуштаат внатрешните ѕидови на шуплината, пред да замине (на крајот на краиштата, дупката е многу мала), во огромното мнозинство на случаи ќе претрпи огромна количина на нова апсорпција и зрачење, можеме со сигурност да кажеме дека зрачењето во внатрешноста на шуплината е во термодинамичка рамнотежа со ѕидовите. (Всушност, дупката воопшто не е важна за овој модел, потребно е само да се нагласи основната забележливост на зрачењето внатре; дупката може, на пример, целосно да се затвори и брзо да се отвори само кога веќе е воспоставена рамнотежа а мерењето се врши).

2. Кирхофовиот закон за радијација- физички закон воспоставен од германскиот физичар Кирхоф во 1859 година. Во својата модерна формулација, законот гласи вака: Односот на емисивноста на кое било тело кон неговата апсорпциона способност е ист за сите тела на дадена температура за дадена фреквенција и не зависи од нивната форма, хемиски состав итн.

Познато е дека кога електромагнетното зрачење паѓа на одредено тело, дел од него се рефлектира, дел се апсорбира, а дел може да се пренесе. Делот од зрачењето што се апсорбира на дадена фреквенција се нарекува капацитет на апсорпцијатело. Од друга страна, секое загреано тело емитира енергија според некој закон наречен емисивност на телото.

Вредностите на и може многу да варираат кога се движат од едно тело до друго, меѓутоа, според Кирхофовиот закон за зрачење, односот на емисивните и апсорпционите способности не зависи од природата на телото и е универзална функција на фреквенцијата ( бранова должина) и температура:

По дефиниција, апсолутно црно тело го апсорбира целото зрачење кое се случува на него, односно за него. Според тоа, функцијата се совпаѓа со емисивноста на апсолутно црно тело, опишана со законот на Стефан-Болцман, како резултат на што емисивноста на кое било тело може да се најде само врз основа на неговиот капацитет за апсорпција.

Законот на Стефан-Болцман- законот за зрачење на црно тело. Ја одредува зависноста на моќта на зрачење на апсолутно црно тело од неговата температура. Изјава на законот: Моќта на зрачење на апсолутно црно тело е директно пропорционална со површината и четвртата моќност на температурата на телото: П = Сεσ Т 4, каде ε е степенот на емисивност (за сите супстанции ε< 1, для абсолютно черного тела ε = 1).

Користејќи го Планковиот закон за зрачење, константата σ може да се дефинира како каде е Планковата константа, к- Болцманова константа, в- брзина на светлината.

Нумеричка вредност J s −1 m −2 K −4.

Германскиот физичар W. Wien (1864-1928), потпирајќи се на законите на термо- и електродинамиката, ја утврди зависноста на брановата должина l max што одговара на максимумот на функцијата р л, Т,на температура Т.Според Виенски закон за поместување,l max =b/T

т.е. бранова должина l max што одговара на максималната вредност на спектралната густина на енергетската сјајност р л, Тцрно тело, е обратно пропорционално на неговата термодинамичка температура, б-Виенска константа: неговата експериментална вредност е 2,9 10 -3 m K. Изразот (199,2) затоа се нарекува закон поместувањаГрешката е што покажува поместување на положбата на максимумот на функцијата р л, Ткако што температурата се зголемува во регионот на кратки бранови должини. Законот на Виена објаснува зошто, како што температурата на загреаните тела се намалува, зрачењето со долги бранови сè повеќе доминира во нивниот спектар (на пример, преминот на белата топлина кон црвената топлина кога металот се лади).

И покрај фактот што законите на Стефан-Болцман и Вие играат важна улога во теоријата на топлинското зрачење, тие се посебни закони, бидејќи тие не даваат општа слика за фреквентната дистрибуција на енергија на различни температури.

3. Нека ѕидовите на оваа празнина целосно ја рефлектираат светлината што паѓа врз нив. Ајде да поставиме некое тело во шуплината што ќе емитува светлосна енергија. Во внатрешноста на шуплината ќе се појави електромагнетно поле и, на крајот, ќе биде исполнето со зрачење кое е во состојба на топлинска рамнотежа со телото. Рамнотежа ќе се појави и во случај кога на некој начин размената на топлина на телото што се проучува со неговата околина е целосно елиминирана (на пример, овој ментален експеримент ќе го спроведеме во вакуум, кога нема феномени на топлинска спроводливост и конвекција). Само преку процесите на емисија и апсорпција на светлината ќе се постигне рамнотежа: телото што зрачи ќе има температура еднаква на температурата на електромагнетното зрачење што изотропно го исполнува просторот во внатрешноста на шуплината, а секој одбран дел од површината на телото ќе емитува како многу енергија по единица време додека апсорбира. Во овој случај, рамнотежата мора да се случи без оглед на својствата на телото сместено во затворена празнина, што, сепак, влијае на времето потребно за воспоставување рамнотежа. Густината на енергијата на електромагнетното поле во шуплината, како што ќе биде прикажано подолу, во состојба на рамнотежа се одредува само со температурата.

За да се карактеризира рамнотежното топлинско зрачење, не е важна само волуметриската густина на енергијата, туку и дистрибуцијата на оваа енергија низ спектарот. Затоа, ќе го карактеризираме рамнотежното зрачење што изотропно го пополнува просторот внатре во шуплината користејќи ја функцијата u ω - густина на спектрално зрачење,т.е. просечната енергија по единица волумен на електромагнетното поле, распределена во фреквентниот интервал од ω до ω + δω и поврзана со вредноста на овој интервал. Очигледно значењето uω треба значително да зависи од температурата, па затоа ја означуваме u(ω, Т).Вкупна густина на енергија У(Т) поврзани со u(ω, Т) формула.

Строго кажано, концептот на температура е применлив само за рамнотежа топлинско зрачење. Во услови на рамнотежа, температурата мора да остане константна. Сепак, концептот на температура често се користи и за карактеризирање на блескаво тела кои не се во рамнотежа со зрачењето. Покрај тоа, со бавна промена на параметрите на системот, во секој даден временски период е можно да се карактеризира неговата температура, која полека ќе се менува. Така, на пример, ако нема прилив на топлина и зрачењето се должи на намалување на енергијата на прозрачното тело, тогаш неговата температура исто така ќе се намали.

Дозволете ни да воспоставиме врска помеѓу емисивноста на целосно црно тело и спектралната густина на рамнотежното зрачење. За да го направите ова, го пресметуваме инцидентот на протокот на енергија на една област лоцирана во затворена празнина исполнета со електромагнетна енергија со просечна густина U ω .Нека зрачењето падне на единица површина во насока определена со аглите θ и ϕ (сл. 6а) во цврстиот агол dΩ:

Бидејќи рамнотежното зрачење е изотропно, фракцијата што се шири во даден цврст агол е еднаква на вкупната енергија што ја исполнува шуплината. Проток на електромагнетна енергија што минува низ единица површина по единица време

Замена dΩизразување и интегрирање над ϕ во границите (0, 2π) и над θ во границите (0, π/2), го добиваме вкупниот енергетски флукс инцидент на единица површина:

Очигледно, во услови на рамнотежа потребно е да се изедначи изразот (13) на емисивноста на апсолутно црно тело рω, карактеризирајќи го енергетскиот флукс што го емитува платформата во единечен фреквентен интервал близу ω:

Така, се покажува дека емисивноста на целосно црно тело, до фактор c/4, се совпаѓа со спектралната густина на рамнотежното зрачење. Еднаквоста (14) мора да биде исполнета за секоја спектрална компонента на зрачењето, затоа следува дека ѓ(ω, Т)= u(ω, Т) (15)

Како заклучок, истакнуваме дека зрачењето на апсолутно црно тело (на пример, светлината емитирана од мала дупка во шуплината) повеќе нема да биде во рамнотежа. Особено, ова зрачење не е изотропно, бидејќи не се шири во сите правци. Но, распределбата на енергијата низ спектарот за таквото зрачење ќе се совпадне со спектралната густина на рамнотежното зрачење што изотропно го исполнува просторот внатре во шуплината. Ова ни овозможува да ја користиме релацијата (14), која е валидна на која било температура. Ниту еден друг извор на светлина нема слична дистрибуција на енергија низ спектарот. На пример, електричното празнење во гасовите или сјајот под влијание на хемиски реакции имаат спектри кои значително се разликуваат од сјајот на апсолутно црно тело. Распределбата на енергијата низ спектарот на блескавите тела, исто така, значително се разликува од сјајот на апсолутно црно тело, што беше повисоко со споредување на спектрите на заедничкиот извор на светлина (блескаво светло со волфрамово влакно) и апсолутно црно тело.

4. Врз основа на законот за рамномерна распределба на енергијата над степените на слобода: за секоја електромагнетна осцилација, во просек, има енергија што е збир од два дела kT. Едната половина е придонесена од електричната компонента на бранот, а втората од магнетната компонента. Само по себе, рамнотежното зрачење во шуплината може да се претстави како систем на стоечки бранови. Бројот на стоечки бранови во тродимензионалниот простор е даден со:

Во нашиот случај, брзината vтреба да се постави еднакво в, згора на тоа, два електромагнетни бранови со иста фреквенција, но со меѓусебно нормални поларизации, можат да се движат во иста насока, а потоа (1) дополнително треба да се помножи со два:

Значи, Рејли и џинс, енергијата беше доделена на секоја вибрација. Помножувајќи го (2) со , ја добиваме енергетската густина што паѓа на фреквентниот интервал dω:

Знаејќи ја врската помеѓу емисивноста на целосно црно тело ѓ(ω, Т) со рамнотежна густина на енергијата на топлинското зрачење, за ѓ(ω, Т) наоѓаме: Се повикуваат изразите (3) и (4). Рејли-Џинс формула.

Формулите (3) и (4) се согласуваат задоволително со експерименталните податоци само за долги бранови должини; при пократки бранови должини договорот со експериментот остро се разминува. Згора на тоа, интеграција (3) над ω во опсег од 0 до за рамнотежна густина на енергија u(Т) дава бесконечно голема вредност. Овој резултат, наречен ултравиолетова катастрофа, очигледно е во спротивност со експериментот: рамнотежата помеѓу зрачењето и телото што зрачи мора да се воспостави на конечни вредности u(Т).

Ултравиолетова катастрофа- физички термин кој го опишува парадоксот на класичната физика, кој се состои во фактот дека вкупната моќност на топлинското зрачење на секое загреано тело мора да биде бесконечна. Парадоксот го добил своето име поради фактот што густината на спектралната моќност на зрачењето требало да се зголемува на неодредено време како што се скратувала брановата должина. Во суштина, овој парадокс ја покажа, ако не внатрешната недоследност на класичната физика, тогаш барем крајно остра (апсурдна) несовпаѓање со елементарните набљудувања и експерименти.

5. Планкова хипотеза- хипотеза изнесена на 14 декември 1900 година од Макс Планк и која вели дека за време на топлинското зрачење енергијата се емитува и се апсорбира не постојано, туку во посебни кванти (порции). Секој таков квантен дел има енергија , пропорционално на фреквенцијата ν радијација:

Каде чили - коефициентот на пропорционалност, подоцна наречен Планкова константа. Врз основа на оваа хипотеза, тој предложи теоретско изведување на односот помеѓу температурата на телото и зрачењето што го емитува ова тело - Планковата формула.

Планковата формула- израз за густината на спектралната моќност на зрачењето на црното тело, што го доби Макс Планк. За густината на енергијата на зрачењето u(ω, Т):

Формулата на Планк е добиена откако стана јасно дека формулата Рејли-Џинс задоволително го опишува зрачењето само во регионот со долги бранови. За да ја изведе формулата, Планк во 1900 година направил претпоставка дека електромагнетното зрачење се емитува во форма на поединечни делови на енергија (кванти), чија големина е поврзана со фреквенцијата на зрачењето со изразот:

Коефициентот на пропорционалност последователно беше наречен Планкова константа, = 1,054 · 10 −27 erg s.

За да се објаснат својствата на топлинското зрачење, неопходно беше да се воведе концептот на емисија на електромагнетно зрачење во делови (кванти). Квантната природа на зрачењето е потврдена и со постоењето на граница на кратка бранова должина во спектарот на рендгенските зраци bremsstrahlung.

Рендгенското зрачење настанува кога цврстите цели се бомбардирани од брзи електрони.Овде анодата е направена од W, Mo, Cu, Pt - тешки огноотпорни или метали со висока топлинска спроводливост. Само 1–3% од електронската енергија се користи за зрачење, а остатокот се ослободува на анодата во форма на топлина, па анодите се ладат со вода. Откако во анодната супстанција, електроните доживуваат силна инхибиција и стануваат извор на електромагнетни бранови (Х-зраци).

Почетната брзина на електронот кога ќе удри во анодата се одредува со формулата:

Каде У– забрзувачки напон.

>Забележлива емисија се забележува само со нагло забавување на брзите електрони, почнувајќи од У~ 50 kV, додека ( Со– брзина на светлината). Во индукциските електронски акцелератори - бетатрони, електроните добиваат енергија до 50 MeV, = 0,99995 Со. Со насочување на таквите електрони кон цврста цел, добиваме рендгенско зрачење со кратка бранова должина. Ова зрачење има голема продорна моќ. Според класичната електродинамика, кога електронот забавува, треба да се појави зрачење од сите бранови должини од нула до бесконечност. Брановата должина на која се јавува максималната моќност на зрачење треба да се намали како што се зголемува брзината на електронот. Сепак, постои фундаментална разлика од класичната теорија: нула дистрибуции на моќност не одат до потеклото на координатите, туку се прекинуваат на конечни вредности - ова е кратка бранова должина на спектарот на Х-зраци.

Експериментално е утврдено дека

Постоењето на границата со кратки бранови директно произлегува од квантната природа на зрачењето. Навистина, ако зрачењето се јавува поради енергијата изгубена од електронот за време на сопирањето, тогаш енергијата на квантот не може да ја надмине енергијата на електронот ЕУ, т.е. , од тука или .

Во овој експеримент можеме да ја одредиме Планковата константа ч. Од сите методи за определување на Планковата константа, методот заснован на мерење на границата со кратка бранова должина на спектарот на рентген bremsstrahlung е најточен.

7. Фото ефект- ова е емисија на електрони од супстанција под влијание на светлина (и, општо земено, секое електромагнетно зрачење). Во кондензирани материи (цврсти и течни) постои надворешен и внатрешен фотоелектричен ефект.

Законите на фотоелектричниот ефект:

Формулација 1 закон за фотоелектричен ефект: бројот на електрони емитирани од светлината од површината на металот по единица време на дадена фреквенција е директно пропорционален на светлосниот флукс што го осветлува металот.

Според Вториот закон на фотоелектричниот ефект, максималната кинетичка енергија на електроните исфрлени од светлината се зголемува линеарно со фреквенцијата на светлината и не зависи од нејзиниот интензитет.

Третиот закон за фотоелектричен ефект: за секоја супстанција постои црвена граница на фотоелектричниот ефект, односно минималната светлосна фреквенција ν 0 (или максимална бранова должина λ 0), на која фотоелектричниот ефект сè уште е можен, а ако ν 0, тогаш фотоелектричниот ефект повеќе не се јавува.

Теоретското објаснување на овие закони беше дадено во 1905 година од Ајнштајн. Според него, електромагнетното зрачење е поток од поединечни кванти (фотони) со енергија hν секоја, каде што h е Планкова константа. Со фотоелектричниот ефект, дел од упадното електромагнетно зрачење се рефлектира од металната површина, а дел продира во површинскиот слој на металот и таму се апсорбира. Апсорбирајќи фотон, електронот добива енергија од него и, извршувајќи работна функција, го напушта металот: чν = А надвор + В е, Каде В е- максималната кинетичка енергија што може да ја има електронот кога го напушта металот.

Од законот за зачувување на енергијата, кога се претставува светлината во форма на честички (фотони), следува формулата на Ајнштајн за фотоелектричниот ефект: чν = А надвор + Ек

Каде А надвор- т.н работна функција (минималната енергија потребна за отстранување на електрон од супстанција), Ек е кинетичка енергија на емитираниот електрон (во зависност од брзината, или може да се пресмета кинетичката енергија на релативистичка честичка или не), ν е фреквенцијата на инцидентниот фотон со енергија чν, ч- Планкова константа.

Работна функција- разликата помеѓу минималната енергија (обично мерена во електрон волти) што мора да му се даде на електронот за неговото „директно“ отстранување од волуменот на цврсто тело и енергијата на Ферми.

„Црвена“ граница на фото ефектот- минимална фреквенција или максимална бранова должина λ макссветлина, на која надворешниот фотоелектричен ефект сè уште е можен, односно почетната кинетичка енергија на фотоелектроните е поголема од нула. Фреквенцијата зависи само од излезната функција А надворелектрон: , каде А надвор- работна функција за одредена фотокатода, че Планковата константа и Со- брзина на светлината. Работна функција А надворзависи од материјалот на фотокатодата и состојбата на нејзината површина. Емисијата на фотоелектрони започнува веднаш штом светлината со фреквенција или бранова должина λ се сруши на фотокатодата.

Термичко зрачењесе нарекуваат електромагнетни бранови емитирани од атомите, кои се возбудуваат поради енергијата на нивното термичко движење. Ако зрачењето е во рамнотежа со материјата, тоа се нарекува рамнотежа топлинско зрачење.

Сите тела на температура T > 0 K емитуваат електромагнетни бранови. Ретките монатомски гасови даваат линиски емисиони спектри, полиатомските гасови и течности даваат пругасти спектри, т.е. региони со речиси континуиран сет на бранови должини. Цврстите тела емитуваат континуирани спектри кои се состојат од сите можни бранови должини. Човечкото око гледа зрачење во ограничен опсег на бранови должини од приближно 400 до 700 nm. За човек да може да го види зрачењето на телото, температурата на телото мора да биде најмалку 700 o C.

Термичкото зрачење се карактеризира со следните количини:

В- енергија на зрачење (во Ј);

(J/(s.m 2) - енергетска сјајност (Д.С.- област на зрачење

површина). Енергетска сјајност Р- во смисла на -

е енергијата што се емитува по единица површина по единица

време за сите бранови должини лод 0 до.

Покрај овие карактеристики, наречени интегрални, тие исто така користат спектрални карактеристики, кои ја земаат предвид количината на емитирана енергија по единица интервал на бранова должина или единечен интервал

апсорпција (коефициент на апсорпција)е соодносот на апсорбираниот светлосен флукс со упадниот флукс, земен во мал опсег на бранови должини во близина на дадена бранова должина.

Спектралната густина на енергетската осветленост е нумерички еднаква на моќноста на зрачењето по единица површина на ова тело во фреквентен интервал од единица ширина.



Термичко зрачење и неговата природа. Ултравиолетова катастрофа. Крива на дистрибуција на топлинско зрачење. Планковата хипотеза.

ТЕРМИЛНО ЗРАЧЕЊЕ (температурно зрачење) - el-magn. зрачење што го испушта супстанцијата и произлегува поради нејзината внатрешност. енергија (за разлика од, на пример, луминисценцијата, која е возбудена од надворешни извори на енергија). Т. и. има континуиран спектар, чија положба на максимум зависи од температурата на супстанцијата. Како што се зголемува, вкупната енергија на емитираното зрачење се зголемува, а максималната се движи во регионот на кратки бранови должини. Т. и. испушта, на пример, површината на врел метал, земјината атмосфера итн.

Т. и. се јавува во услови на детална рамнотежа во супстанција (види Детален принцип на рамнотежа) за сите не-зрачени. процеси, односно за расклопување. типови на судири на честички во гасови и плазми, за размена на електронски и вибрациони енергии. движења во цврсти тела итн. Рамнотежна состојба на материјата во секоја точка во просторот е состојба на локална термодинамика. рамнотежа (LTE) - во овој случај се карактеризира со вредноста на температурата, од која зависи температурата. во оваа точка.

Во општиот случај на системи на тела, за кои се врши само LTE и распаѓање. сечените точки имаат различни температури, Т. и. не е во термодинамичка состојба. рамнотежа со материјата. Потоплите тела испуштаат повеќе отколку што апсорбираат, а постудените го прават спротивното. Постои пренос на зрачење од потоплите тела кон постудените. За да се одржи стационарна состојба, во која се одржува дистрибуцијата на температурата во системот, неопходно е да се компензира загубата на топлинска енергија со потопло тело што зрачи и да се отстрани од постуденото тело.

На целосна термодинамика Во рамнотежа, сите делови на системот на тела имаат иста температура и енергијата на топлинската енергија што ја емитува секое тело се компензира со енергијата на топлинската енергија апсорбирана од ова тело. други телефони Во овој случај, детална рамнотежа се одвива и за радијаторите. транзиции, Т. и. е во термодинамика рамнотежа со супстанцијата и се нарекува зрачењето е рамнотежа (зрачењето на апсолутно црно тело е рамнотежа). Спектарот на рамнотежното зрачење не зависи од природата на супстанцијата и е одреден со Планковиот закон за зрачење.

За Т. и. За телата кои не се црни, важи Кирхофовиот закон за зрачење, кој ги поврзува со емитирање. и апсорбираат. способности со емит. способноста на целосно црно тело.

Во присуство на LTE, примена на законите за зрачење на Кирхоф и Планк за емисија и апсорпција на Т. и. во гасови и плазми, можно е да се проучат процесите на пренос на зрачење. Ова размислување е широко користено во астрофизиката, особено во теоријата на ѕвездената атмосфера.

Ултравиолетова катастрофа- физички термин кој го опишува парадоксот на класичната физика, кој се состои во фактот дека вкупната моќност на топлинското зрачење на секое загреано тело мора да биде бесконечна. Парадоксот го добил своето име поради фактот што спектралната енергетска густина на зрачењето требало да се зголемува на неодредено време како што се скратувала брановата должина.

Во суштина, овој парадокс ја покажа, ако не внатрешната недоследност на класичната физика, тогаш барем крајно остра (апсурдна) несовпаѓање со елементарните набљудувања и експерименти.

Бидејќи ова не се согласува со експерименталното набљудување, на крајот на 19 век се појавија тешкотии во опишувањето на фотометриските карактеристики на телата.

Проблемот беше решен со квантната теорија на зрачење на Макс Планк во 1900 година.

Планковата хипотеза е хипотеза изнесена на 14 декември 1900 година од Макс Планк, која вели дека за време на топлинското зрачење енергијата се емитува и се апсорбира не континуирано, туку во посебни кванти (делови). Секој таков квантен дел има енергија пропорционална на фреквенцијата ν на зрачењето:

каде што h или е коефициентот на пропорционалност, подоцна наречен Планкова константа. Врз основа на оваа хипотеза, тој предложи теоретско изведување на односот помеѓу температурата на телото и зрачењето што го емитува ова тело - Планковата формула.

Хипотезата на Планк подоцна беше потврдена експериментално.

Значи, што е топлинско зрачење?

Термичкото зрачење е електромагнетно зрачење кое се јавува поради енергијата на ротационото и вибрационото движење на атомите и молекулите во супстанцијата. Топлинското зрачење е карактеристично за сите тела кои имаат температура над апсолутната нула.

Термичкото зрачење на човечкото тело припаѓа на инфрацрвениот опсег на електромагнетни бранови. Таквото зрачење прв го открил англискиот астроном Вилијам Хершел. Во 1865 година, англискиот физичар Џ. Максвел докажал дека инфрацрвеното зрачење е од електромагнетна природа и се состои од бранови со должина од 760 nmдо 1-2 мм. Најчесто, целиот опсег на IR зрачење е поделен на области: близу (750 nm-2.500nm), просек (2.500 nm - 50.000nm) и долг дострел (50.000 nm-2.000.000nm).

Да го разгледаме случајот кога телото А се наоѓа во шуплината Б, која е ограничена со идеална рефлектирачка (непробојна за зрачење) обвивка C (сл. 1). Како резултат на повеќекратна рефлексија од внатрешната површина на обвивката, зрачењето ќе се складира во шуплината на огледалото и делумно ќе се апсорбира од телото А. Во такви услови, системската празнина Б - тело А нема да губи енергија, туку ќе има само да биде континуирана размена на енергија помеѓу телото А и зрачењето што ја исполнува шуплината Б.

Сл.1. Повеќекратна рефлексија на топлински бранови од огледалните ѕидови на шуплината Б

Ако распределбата на енергијата остане непроменета за секоја бранова должина, тогаш состојбата на таков систем ќе биде рамнотежа, а зрачењето исто така ќе биде рамнотежа. Единствениот вид на рамнотежа радијација е топлинската. Ако поради некоја причина рамнотежата помеѓу зрачењето и телото се помести, тогаш почнуваат да се случуваат термодинамички процеси кои ќе го вратат системот во состојба на рамнотежа. Ако телото А почне да емитува повеќе отколку што апсорбира, тогаш телото почнува да ја губи внатрешната енергија и температурата на телото (како мерка за внатрешна енергија) ќе почне да опаѓа, што ќе го намали количеството на емитирана енергија. Температурата на телото ќе опадне додека количината на емитирана енергија не се изедначи со количината на енергија апсорбирана од телото. Така, ќе се појави состојба на рамнотежа.

Рамнотежно топлинско зрачење ги има следните својства: хомогено (иста густина на енергетскиот флукс во сите точки на шуплината), изотропно (можните насоки на ширење се подеднакво веројатни), неполаризирано (насоките и вредностите на векторите на јачината на електричното и магнетното поле на сите точки на шуплината хаотично се менуваат).

Главните квантитативни карактеристики на топлинското зрачење се:

- енергетска сјајност е количината на енергија на електромагнетното зрачење во целиот опсег на бранови должини на топлинското зрачење што телото го испушта во сите правци од единица површина по единица време: R = E/(S t), [J/(m 2 s)] = [W /m 2 ] Енергетската сјајност зависи од природата на телото, температурата на телото, состојбата на површината на телото и брановата должина на зрачењето.

- густина на спектрална осветленост - енергетска сјајност на тело за дадени бранови должини (λ + dλ) на дадена температура (T + dT): R λ,T = f(λ, T).

Енергетската осветленост на телото во одредени бранови должини се пресметува со интегрирање на R λ,T = f(λ, T) за T = const:

- коефициент на апсорпција - односот на енергијата што ја апсорбира телото со енергијата на инцидентот. Значи, ако зрачењето од флукс dФ inc падне на тело, тогаш еден дел од него се рефлектира од површината на телото - dФ neg, другиот дел поминува во телото и делумно се претвора во топлина dФ abs, а третиот дел , по неколку внатрешни рефлексии, поминува низ телото нанадвор dФ inc : α = dФ abs./dФ надолу.

Коефициентот на апсорпција α зависи од природата на телото што апсорбира, брановата должина на апсорбираното зрачење, температурата и состојбата на површината на телото.

- монохроматски коефициент на апсорпција- коефициент на апсорпција на топлинско зрачење на дадена бранова должина на дадена температура: α λ,T = f(λ,T)

Меѓу телата има тела кои можат да го апсорбираат целото топлинско зрачење од која било бранова должина што паѓа врз нив. Ваквите идеално апсорбирачки тела се нарекуваат апсолутно црни тела. За нив α =1.

Има и сиви тела за кои α<1, но одинаковый для всех длин волн инфракрасного диапазона.

Моделот на црно тело е мал отвор со шуплина со обвивка отпорна на топлина. Дијаметарот на дупката не е повеќе од 0,1 од дијаметарот на шуплината. При константна температура, одредена енергија се испушта од дупката, што одговара на енергетската сјајност на целосно црно тело. Но, црната дупка е идеализација. Но, законите на топлинското зрачење на црното тело помагаат да се доближиме до вистинските обрасци.

2. Закони за топлинско зрачење

1. Кирхофовиот закон. Термичкото зрачење е рамнотежа - количината на енергија што ја емитува телото е колку тоа се апсорбира од него. За три тела сместени во затворена празнина можеме да напишеме:

Посочената врска ќе биде вистинита и кога едно од телата е AC:

Бидејќи за црното тело α λT .
Ова е Кирхофовиот закон: односот на спектралната густина на енергетската осветленост на телото до неговиот монохроматски коефициент на апсорпција (на одредена температура и за одредена бранова должина) не зависи од природата на телото и е еднаков за сите тела со спектралната густина на енергетската осветленост на иста температура и бранова должина.

Последици од законот на Кирхоф:
1. Спектралната енергетска осветленост на црното тело е универзална функција на брановата должина и температурата на телото.
2. Спектралната енергетска сјајност на црното тело е најголема.
3. Спектралната енергетска сјајност на произволно тело е еднаква на производот на неговиот коефициент на апсорпција и спектралната енергетска сјајност на апсолутно црно тело.
4. Секое тело на дадена температура емитува бранови со иста бранова должина што ги испушта на дадена температура.

Систематското проучување на спектрите на голем број елементи им овозможи на Кирхоф и Бунсен да воспостават недвосмислена врска помеѓу спектрите на апсорпција и емисија на гасовите и индивидуалноста на соодветните атоми. Така беше предложено спектрална анализа, со кој можете да идентификувате супстанции чија концентрација е 0,1 nm.

Распределба на спектралната густина на енергетската осветленост за апсолутно црно тело, сиво тело, произволно тело. Последната крива има неколку максими и минимуми, што укажува на селективноста на емисијата и апсорпцијата на таквите тела.

2. Закон на Стефан-Болцман.
Во 1879 година, австриските научници Џозеф Стефан (експериментално за произволно тело) и Лудвиг Болцман (теоретски за црно тело) утврдија дека вкупната енергетска осветленост во целиот опсег на бранова должина е пропорционална со четвртата моќност на апсолутната температура на телото:

3. Закон за вино.
Германскиот физичар Вилхелм Виен во 1893 година формулирал закон кој ја одредува положбата на максималната спектрална густина на енергетската сјајност на телото во спектарот на зрачење на црното тело во зависност од температурата. Според законот, брановата должина λ max, на која се смета максималната спектрална густина на енергетската сјајност на црното тело, е обратно пропорционална на неговата апсолутна температура Т: λ max = В/t, каде што В = 2,9*10 -3 m·K е виенска константа.

Така, со зголемување на температурата, не се менува само вкупната енергија на зрачењето, туку и самата форма на кривата на дистрибуција на спектралната густина на енергетската сјајност. Со зголемување на температурата, максималната спектрална густина се поместува кон пократки бранови должини. Затоа, законот на Виена се нарекува закон за поместување.

Важи законот за вино во оптичка пирометрија- метод за определување температура од спектарот на зрачење на силно загреани тела кои се оддалечени од набљудувачот. Токму овој метод прв ја одреди температурата на Сонцето (за 470 nm Т = 6160 К).

Презентираните закони не ни дозволија теоретски да најдеме равенки за распределба на спектралната густина на енергетската светлина над брановите должини. Делата на Рејли и Џенс, во кои научниците го проучувале спектралниот состав на зрачењето на црното тело врз основа на законите на класичната физика, доведоа до фундаментални тешкотии наречени ултравиолетова катастрофа. Во опсегот на УВ бранови, енергетската сјајност на црното тело требаше да достигне бесконечност, иако во експериментите се намали на нула. Овие резултати беа во спротивност со законот за зачувување на енергијата.

4. Теорија на Планк. Еден германски научник во 1900 година ја поставил хипотезата дека телата не емитуваат постојано, туку во посебни делови - кванти. Квантната енергија е пропорционална на фреквенцијата на зрачењето: E = hν = h·c/λ, каде што h = 6,63*10 -34 J·s Планкова константа.

Воден од идеите за квантното зрачење на црното тело, тој добил равенка за спектралната густина на енергетската сјајност на црното тело:

Оваа формула е во согласност со експерименталните податоци за целиот опсег на бранови должини на сите температури.

Сонцето е главниот извор на топлинско зрачење во природата. Сончевото зрачење зафаќа широк опсег на бранови должини: од 0,1 nm до 10 m или повеќе. 99% од сончевата енергија се јавува во опсег од 280 до 6000 nm. По единица површина од површината на Земјата, во планините има од 800 до 1000 W/m2. Два милијардити дел од топлината стигнува до површината на земјата - 9,23 J/cm2. За опсегот на топлинско зрачење од 6000 до 500000 nmсочинува 0,4% од сончевата енергија. Во атмосферата на Земјата, најголем дел од инфрацрвеното зрачење се апсорбира од молекули на вода, кислород, азот и јаглерод диоксид. Досегот на радио, исто така, најмногу се апсорбира од атмосферата.

Количината на енергија што сончевите зраци ја носат на 1 s на површина од 1 кв.м, лоцирана надвор од земјината атмосфера на надморска височина од 82 km нормално на сончевите зраци се нарекува сончева константа. Тоа е еднакво на 1,4 * 10 3 W/m 2.

Спектралната распределба на нормалната густина на флуксот на сончевото зрачење се совпаѓа со онаа за црното тело на температура од 6000 степени. Затоа, Сонцето во однос на топлинското зрачење е црно тело.

3. Зрачење од вистински тела и човечкото тело

Термичкото зрачење од површината на човечкото тело игра голема улога во преносот на топлина. Постојат такви методи за пренос на топлина: топлинска спроводливост (спроводливост), конвекција, зрачење, испарување. Во зависност од условите во кои се наоѓа човекот, секој од овие методи може да има доминантна улога (на пример, при многу високи температури на околината, водечката улога му припаѓа на испарувањето, а во ладна вода - спроводливоста и температурата на водата од 15 степени е смртоносна средина за голи луѓе, а по 2-4 часа доаѓа до несвестица и смрт поради хипотермија на мозокот). Учеството на зрачењето во вкупниот пренос на топлина може да се движи од 75 до 25%. Во нормални услови, околу 50% при физиолошки одмор.

Термичкото зрачење, кое игра улога во животот на живите организми, е поделено на кратки бранови должини (од 0,3 до 3 µm)и долга бранова должина (од 5 до 100 µm). Изворот на зрачењето со кратки бранови е Сонцето и отворениот пламен, а живите организми се исклучиво приматели на таквото зрачење. Зрачењето со долги бранови се емитува и апсорбира од живите организми.

Вредноста на коефициентот на апсорпција зависи од односот на температурите на медиумот и телото, областа на нивната интеракција, ориентацијата на овие области, а за зрачење со кратки бранови - од бојата на површината. Така, кај црнците се рефлектира само 18% од зрачењето со кратки бранови, додека кај луѓето од белата раса тоа е околу 40% (најверојатно, бојата на кожата на црнците во еволуцијата немала никаква врска со пренос на топлина). За зрачење со долг бран, коефициентот на апсорпција е блиску до 1.

Пресметувањето на пренос на топлина со зрачење е многу тешка задача. Законот на Стефан-Болцман не може да се користи за вистински тела, бидејќи тие имаат посложена зависност на енергетската сјајност од температурата. Излегува дека тоа зависи од температурата, природата на телото, обликот на телото и состојбата на неговата површина. Со промена на температурата се менува коефициентот σ и температурниот експонент. Површината на човечкото тело има сложена конфигурација, лицето носи облека што го менува зрачењето, а на процесот влијае и држењето во кое се наоѓа личноста.

За сиво тело, моќта на зрачење во целиот опсег се одредува со формулата: P = α d.t. σ·T 4 ·S Имајќи предвид дека со одредени приближувања реалните тела (човечка кожа, ткаенини за облека) се блиску до сиви тела, можеме да најдеме формула за пресметување на моќта на зрачење на реалните тела на одредена температура: P = α· σ·T 4 ·S Под различни услови температури на телото што зрачи и околината: P = α·σ·(T 1 4 - T 2 4)·S
Постојат карактеристики на спектралната густина на енергетската сјајност на реалните тела: на 310 ДО, што одговара на просечната температура на човечкото тело, максималното топлинско зрачење се јавува на 9700 nm. Секоја промена на температурата на телото доведува до промена на моќноста на топлинското зрачење од површината на телото (доволно е 0,1 степени). Затоа, проучувањето на областите на кожата поврзани преку централниот нервен систем со одредени органи помага да се идентификуваат болестите, како резултат на кои температурата значително се менува ( термографија на зоните Захариин-Гед).

Интересен метод на бесконтактна масажа со човечкото биофилд (Јуна Давиташвили). Моќност на топлинско зрачење на палма 0,1 В, а термичката чувствителност на кожата е 0,0001 W/cm 2 . Доколку делувате на горенаведените зони, можете рефлексно да ја стимулирате работата на овие органи.

4. Биолошки и терапевтски ефекти на топлина и студ

Човечкото тело постојано емитира и апсорбира топлинско зрачење. Овој процес зависи од температурата на човечкото тело и околината. Максималното инфрацрвено зрачење на човечкото тело е 9300 nm.

Со мали и средни дози на IR зрачење, метаболичките процеси се подобруваат и ензимските реакции, процесите на регенерација и поправка се забрзуваат.

Како резултат на дејството на инфрацрвените зраци и видливото зрачење, во ткивата се формираат биолошки активни супстанции (брадикинин, калидин, хистамин, ацетилхолин, главно вазомоторни супстанции, кои играат улога во спроведувањето и регулирањето на локалниот проток на крв).

Како резултат на дејството на инфрацрвените зраци, се активираат терморецептори во кожата, информации од кои се испраќаат до хипоталамусот, како резултат на што крвните садови на кожата се шират, волуменот на крвта што циркулира во нив се зголемува и потењето се зголемува.

Длабочината на пенетрација на инфрацрвените зраци зависи од брановата должина, влажноста на кожата, нејзиното полнење со крв, степенот на пигментација итн.

Црвениот еритем се појавува на човечката кожа под влијание на инфрацрвените зраци.

Се користи во клиничката пракса за да влијае на локалната и општата хемодинамика, да го зголеми потењето, да ги релаксира мускулите, да ја намали болката, да ја забрза ресорпцијата на хематоми, инфилтрати итн.

Во услови на хипертермија, антитуморниот ефект на терапијата со зрачење - терморадиотерапија - е зајакнат.

Главните индикации за употреба на IR терапија: акутни негнојни воспалителни процеси, изгореници и смрзнатини, хронични воспалителни процеси, чиреви, контрактури, адхезии, повреди на зглобовите, лигаментите и мускулите, миозитис, мијалгија, невралгија. Главни контраиндикации: тумори, гнојни воспаленија, крварење, циркулаторна инсуфициенција.

Настинката се користи за запирање на крварењето, за ублажување на болката и за лекување на одредени кожни болести. Стврднувањето води до долговечност.

Под влијание на студ, отчукувањата на срцето и крвниот притисок се намалуваат, а рефлексните реакции се инхибираат.

Во одредени дози студот го стимулира зараснувањето на изгореници, гнојни рани, трофични чиреви, ерозии и конјунктивитис.

Криобиологија- ги проучува процесите што се случуваат во клетките, ткивата, органите и телото под влијание на ниски, нефизиолошки температури.

Се користи во медицината криотерапијаИ хипертермија. Криотерапијата вклучува методи засновани на дозирано ладење на ткивата и органите. Криохирургијата (дел од криотерапијата) користи локално замрзнување на ткивата со цел нивно отстранување (дел од крајниците. Ако сите - криотонилектомија. Туморите може да се отстранат, на пример, кожа, грлото на матката итн.) Криоекстракција врз основа на криоадхезија (адхезија на влажни тела до замрзнат скалпел ) - одвојување на дел од орган.

Со хипертермија, можно е да се зачуваат функциите на органите ин виво некое време. Хипотермијата со помош на анестезија се користи за зачувување на функцијата на органите во отсуство на снабдување со крв, бидејќи метаболизмот на ткивата се забавува. Ткивата стануваат отпорни на хипоксија. Се користи ладна анестезија.

Ефектот на топлината се изведува со помош на лампи со вжарено (Minin светилка, Solux, светло-термална бања, IR зраци светилка) со користење на физички медиуми кои имаат висок топлински капацитет, слаба топлинска спроводливост и добра способност за задржување на топлина: кал, парафин, озокерит, нафталин, итн.

5. Физички основи на термографијата Термички слики

Термографијата или термичкото снимање е функционална дијагностичка метода заснована на снимање на инфрацрвено зрачење од човечкото тело.

Постојат 2 типа на термографија:

- контактна холестерична термографија: Методот ги користи оптичките својства на холестеричните течни кристали (повеќекомпонентни мешавини на естри и други деривати на холестерол). Таквите супстанции селективно рефлектираат различни бранови должини, што овозможува да се добијат слики од термичкото поле на површината на човечкото тело на филмови од овие супстанции. Проток од бела светлина е насочен кон филмот. Различните бранови должини се рефлектираат различно од филмот во зависност од температурата на површината на која се нанесува холестерикот.

Под влијание на температурата, холестериците можат да ја променат бојата од црвена во виолетова. Како резултат на тоа, се формира слика во боја на топлинското поле на човечкото тело, која лесно се дешифрира, знаејќи ја врската температура-боја. Постојат холестерици кои ви дозволуваат да забележите температурна разлика од 0,1 степени. Така, можно е да се утврдат границите на воспалителниот процес, фокуси на воспалителна инфилтрација во различни фази од неговиот развој.

Во онкологијата, термографијата овозможува да се идентификуваат метастатски јазли со дијаметар од 1,5-2 ммво млечната жлезда, кожата, тироидната жлезда; во ортопедија и трауматологија, проценете го снабдувањето со крв на секој сегмент од екстремитетот, на пример, пред ампутација, предвидете ја длабочината на изгореницата итн.; во кардиологија и ангиологија, идентификувајте нарушувања во нормалното функционирање на кардиоваскуларниот систем, нарушувања на циркулацијата поради болест на вибрации, воспаление и блокада на крвните садови; проширени вени итн.; во неврохирургија, да се утврди локацијата на лезиите на нервната спроводливост, да се потврди локацијата на невропарализа предизвикана од апоплексија; во акушерство и гинекологија, утврди бременост, локализација на местото на детето; дијагностицира широк спектар на воспалителни процеси.

- Телетермографија - се заснова на конверзија на инфрацрвеното зрачење од човечкото тело во електрични сигнали кои се снимаат на екранот на термичка слика или друг уред за снимање. Методот е бесконтактен.

IR зрачењето се перцепира преку систем на огледала, по што IR зраците се насочени кон приемникот на IR бранови, чиј главен дел е детекторот (фоторезистори, метален или полупроводнички болометар, термоелемент, фотохемиски индикатор, електроно-оптички конвертор, пиезоелектричен детектори итн.) .

Електричните сигнали од приемникот се пренесуваат до засилувач, а потоа до контролен уред, кој служи за поместување на огледалата (скенирање на објект), загревање на TIS точкаст извор на светлина (пропорционален на топлинското зрачење) и поместување на фотографскиот филм. Секој пат кога филмот се осветлува со TIS според температурата на телото на местото на студијата.

По контролниот уред, сигналот може да се пренесе на компјутерски систем со дисплеј. Ова ви овозможува да складирате термограми и да ги обработувате користејќи аналитички програми. Дополнителни можности се обезбедени со термални слики во боја (боите слични по температура се означени во контрастни бои), а може да се нацртаат изотерми.

Многу компании неодамна го препознаа фактот дека „да се посегне“ до потенцијалниот клиент понекогаш е доста тешко; нивното поле на информации е толку преполно со разни видови рекламни пораки што тие едноставно престануваат да се перцепираат.
Активната телефонска продажба станува еден од најефикасните начини за зголемување на продажбата за кратко време. Cold calling има за цел да привлече клиенти кои претходно не аплицирале за некој производ или услуга, но поради низа фактори се потенцијални клиенти. Откако го бирале телефонскиот број, активниот менаџер за продажба мора јасно да ја разбере целта на ладниот повик. На крајот на краиштата, телефонските разговори бараат посебна вештина и трпение од менаџерот за продажба, како и познавање на техниките и техниките на преговарање.