Поглощательная способность

Поглоща́тельная спосо́бность — отношение поглощённого телом потока излучения к падающему потоку.

Физические основы

Файл:Спектральная поглощательная способность 1.svg

Схематическое изображение спектральной поглощательной способности

При падении на поверхность любого тела потока излучения $\Phi _{0}$ часть это потока отражается ($\Phi _{r}$), а часть поглощается ($\Phi _{a}$). Если тело частично пропускает падающий поток излучения, то часть его покидает данное тело ($\Phi _{tr}$). Из законов сохранения следует равенство:

$\Phi _{0}=\Phi _{r}+\Phi _{a}+\Phi _{tr}$.

Если сумма отражённого и поглощённого потоков равна падающему потоку, $\Phi _{0}=\Phi _{r}+\Phi _{a}$, то поток излучения не покидает тело, и $\Phi _{tr}=0$. В этом случае говорят о полном поглощении потока излучения телом. Переходя к энергетическим единицам и спектральному составу падающего потока излучения можно утверждать, что спектральной поглощающей способностью тела является отношение энергии падающего на поверхность тела излучения к поглощённой энергии в некотором спектральном диапазоне длин волн $\{\lambda ,\lambda +d\lambda \}$ при данной температуре $T$:

$\alpha _{\lambda ,T}={\frac {dW_{\lambda _{a}}}{dW_{\lambda }}}$,

где $\lambda _{a}$ — индекс, показывающий диапазон поглощённых длин волн падающего излучения, $\lambda$ — диапазон длин волн падающего излучения. В общем случае $\lambda _{a}\neq \lambda$.

Если для некоторого тела $\alpha _{\lambda ,T}=1$ во всем интервале длин волн и температур, то такое тело называется абсолютно чёрным телом. Абсолютно чёрное тело поглощает всю энергию падающего излучения во всём диапазоне длин волн и температурах.

Серым телом называют тела, для которых спектральная поглощающая способность $\alpha _{\lambda ,T}=const<1$.

Белым телом называют тело, полностью отражающее падающее излучение во всём диапазоне длин волн падающего излучения и температур: $\Phi _{0}=\Phi _{r}$, и $\alpha _{\lambda ,T}=0$.

Энергия излучения, поглощаемая телом, переходит во внутреннюю энергию данного тела, вызывая повышение его температуры.

Величины потоков отражения и поглощения зависят от свойств поверхности тела и материала, из которого оно состоит. Для матовой поверхности отражение имеет диффузный характер, для гладкой поверхности — зеркальный.

Разделив равенство $\Phi _{0}=\Phi _{r}+\Phi _{a}+\Phi _{tr}$ на $\Phi _{0}$, можно определить т. н. коэффициенты отражения ${\Biggl (}{\frac {\Phi _{r}}{\Phi _{0}}}{\Biggl )}$, поглощения ${\Biggl (}{\frac {\Phi _{a}}{\Phi _{0}}}{\Biggl )}$ и пропускания ${\Biggl (}{\frac {\Phi _{tr}}{\Phi _{0}}}{\Biggl )}$.

Спектральные зависимости поглощательной и отражательной способностей характеризуют видимую окраску несамосветящегося тела. Тело, интенсивно поглощающее свет видимого диапазона, кроме зелёного ($\lambda \thickapprox 550$ нм), будет выглядеть зелёным при освещении белым светом, и чёрным при освещении монохроматическим излучением, длина волны которого отлична от $\lambda \thickapprox 550$ нм. Строго говоря, все несамосветящиеся тела обладают не цветом, а лучеотражающей способностью.

На рисунке представлено схематическое изображение спектральной поглощательной способности абсолютно чёрного тела, серого тела и реального тела. Зависимость белого тела совпадает с горизонтальной осью координат.

Литература

• Калашников Н. В., Стоцкий Л. Р., Добрынина Н. П., Любимов Н. Г., Смирнов В. И., Тарасов Д. А. Единицы измерения и обозначения физико-технических величин. Справочник. — Москва : Изд-во «Недра», 1966.
• 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.
• Ландсберг Г. С. Оптика : учебное пособие для вузов. — Москва : Физматлит, 2003.
• Заказнов Н. П., Кирюшин С. И., Кузичев В. И. Теория оптических систем : учебное пособие для студентов вузов. — СПб., : Лань, 2008.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика. — Москва : Физматлит, 2014.
• Запрягаева Л. А. Прикладная оптика. Ч. 1. Введение в теорию оптических систем. — Москва : Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъёмки и картографии, 2017.
• Михеенко А. В. Геометрическая оптика : учебное пособие. — Хабаровск : Издательство Тихоокеанского государственного университета, 2018.

Ссылки

• Квантовая природа излучения

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Поглощательная способность», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Поглощательная_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?».