Испускательная способность

Испуска́тельная спосо́бность (излуча́тельная спосо́бность) — характеристика теплового излучения поверхности твёрдого тела.

Определяется как поток энергии излучения, испускаемый единичной площадью поверхности за единицу времени при данной температуре в заданном диапазоне длин волн излучения.

Физические основы

Более строго, испускательная способность тела $R_{\lambda ,T}$ равна энергии $dW_{\lambda }$, излучаемой с единицы площади $S$ поверхности за единицу времени $t$ при температуре $T$ в диапазоне длин волн от $\lambda \div (\lambda +d\lambda )$:

$R_{\lambda ,T}={\frac {dW_{\lambda }}{Std\lambda }}={\frac {dR}{d\lambda }}$.

В Международной системе единиц СИ испускательная способность поверхности имеет размерность Вт/м².

Испускательная способность источника, для которого выполняется закон Ламберта, а излучение распространяется во все стороны, называется светимостью, а по величине равна $\pi$.

Испускательная способность зависит от температуры тела, и, в зависимости от этой температуры, имеет разный спектральный состав. Для описания её вводят понятия испускательной способности тела на единицу интервала частот и длин волн (обозначаются, соответственно, $B_{\nu ,T}$ и $\epsilon _{\lambda ,T}$). Интегральные (полные) испускательные способности поверхности твёрдого тела (источника) получают интегрированием спектральной излучательной способности по всему спектру излучения (частотам или длинам волн).

Для абсолютно чёрного тела испускательная способность подчиняется закону излучения Планка, и закону излучения Кирхгофа:

${\frac {\epsilon _{\nu ,T}}{\alpha _{\nu ,T}}}=\epsilon _{\nu ,T}^{0}$,

где $\epsilon _{\nu ,T}^{0}$ — испускательная способность абсолютно чёрного тела в телесном угле, равном $2\pi$.

Если испускательная способность вычисляется в некотором направлении на единицу телесного угла, то она представляет собой т. н. энергетическую яркость поверхности $L_{s}$, определяемую как отношение потока излучения $\Phi$, проходящего через определённую площадку и распространяющегося в телесном угле $d\Omega$, содержащем данное направление, к площади проекции этой площадки на плоскость, перпендикулярную направлению распространения, и величине телесного угла:

$L_{e}={\frac {d^{2}\Phi _{e}}{dA_{\bot }\,d\Omega }}={\frac {d^{2}\Phi _{e}}{dA\,\cos \theta \cdot d\Omega }}$,

где $\theta$ — угол между нормалью к излучающей площадке и рассматриваемым направлением, $dA$ — площадь площадки, а $dA_{\bot }$ — площадь упомянутой выше проекции.

В Международной системе единиц СИ энергетическая яркость поверхности имеет размерность Вт/(м²·ср).

Литература

• Апенко М. И., Дубовик А. С. Прикладная оптика. — Москва : Наука, 1982.
• Бутиков Е. И. Оптика : учебное пособие для вузов. — СПб. : БХВ-Петербург : Невский ДиалектЪ, 2003.
• Заказнов Н. П., Кирюшин С. И., Кузичев В. И. Теория оптических систем : учебное пособие для студентов вузов. — СПб., : Лань, 2008.
• Запрягаева Л. А. Прикладная оптика. Ч. 1. Введение в теорию оптических систем. — Москва : Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъёмки и картографии, 2017.
• Ландсберг Г. С. Оптика : учебное пособие для вузов. — Москва : Физматлит, 2003.
• Михеенко А. В. Геометрическая оптика : учебное пособие. — Хабаровск : Издательство Тихоокеанского государственного университета, 2018.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика. — Москва : Физматлит, 2014.

Ссылки

• Элементы квантовой механики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Испускательная способность», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Испускательная_способность» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».