Кирхгофа закон излучения - один из осн. законов теплового излучения, устанавливающий зависимость между испусканием и
поглощением эл--магн. излучения телом определ. температуры Т. Открыт Г. Р.
Кирхгофом (G. R. Kirchhoff) в 1859, положил начало развитию теории равновесного
теплового излучения.
Согласно К. з. и., отношение
испускателъной способности тела (поверхности непрозрачного тела) к его
поглощательной способности одинаково для всех тел и является универсальной
функцией частоты
(или длины волны
)
излучения и абс. температуры Т; эта функция определяется Планка законом
излучения. К. з. и. справедлив для теплового излучения любой частоты, как
испускаемого элементом поверхности тела в нек-ром направлении, так и испускаемого
во всех направлениях (т. е. в пределах телесного угла 
).
Испускат. способность в
заданном направлении 
,т
(энергетич. яркость поверхности) определяется потоком энергии излучения, испускаемым
с единицы поверхности за единицу времени в этом направлении (в расчёте на единицу
телесного угла), а поглощат. способность 
- отношением поглощённой энергии к энергии падающего излучения. К. з. и. для
этого случая имеет вид
где 
- испускат. способность абсолютно чёрного тела (для него 
)
в заданном направлении, одинаковая во всех направлениях и совпадающая с интенсивностью
равновесного
излучения при температуре Т (см. Излучение равновесное).
Испускат. способность во
всех направлениях в пределах телесного угла 
получается интегрированием потока энергии излучения 
, испускаемого в телесном угле
(
- угол
между определ. направлением и нормалью к поверхности тела,
- азимут), по 
от 0 до 
и по 
от 0 до 
,
т. е.
где
поглощат. способность тела
по отношению к падающему на него равновесному излучению, 
- испускат. способность абсолютно чёрного тела, совпадающая с потоком энергии
равновесного излучения за единицу времени через единичную площадку в одну сторону.
К. з. и. принимает вид
К. з. и. выводится из предположения
о полном тер-модинамич. равновесии излучения с веществом и строго справедлив
лишь для равновесного теплового излучения, в частности для излучения, заполняющего
замкнутую полость при температуре Т. Однако он с хорошей точностью применим
к тепловому излучению, испускаемому с поверхности тела, нагретого до высокой
температуры, в окружающую более холодную среду, собственное излучение к-рой мало
по сравнению с излучением данного тела, так что можно рассматривать эту среду
как вакуум (разумеется, что для поддержания стационарного состояния необходимо
подводить к излучающему в вакуум телу энергию).
При рассмотрении равновесия
излучения с заполняющим объём разреженным веществом (газом, плазмой), в частности
локального термодинамич. равновесия, К. з. и. устанавливает связь коэф. испускания
(объёмной испускателъной способности) - потока энергии
излучения частоты
,
испускаемого единичным объёмом вещества за единицу времени в нек-ром направлении
(в расчёте на единицу телесного угла), и коэф. поглощения 
, определяющего уменьшение интенсивности излучения 
на единице длины вследствие поглощения, равное 
.
При равновесии в объёме излучения с веществом поглощённая энергия
компенсируется испущенной энергией 
и К. з. и. имеет вид
Эта форма записи К. з.
и. используется в теории переноса излучения, в частности в её применениях к
звёздным атмосферам (см. Звёзды)и плазме.
|
|
 |
