1.2. Эмпирические законы излучения абсолютно черного тела

Изучение распределения энергии в спектре теплового излучения абсолютно черного тела при различных температурах привело к экспериментальному установлению следующих закономерностей.

Спектр излучения абсолютно черного тела является сплошным, то есть в спектре представлен непрерывный ряд различных длин волн.
Распределение энергии в спектре излучения зависит от длины волны. С увеличением длины волны спектральная энергетическая светимость увеличивается, достигает отчетливо выраженного максимума при некоторой длине волны λ_m , а затем уменьшается.
С повышением температуры максимум излучения смещается в сторону более коротких волн (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Испускательная способность черного тела при разных температурах

Если нагревать любое тело, то оно вначале краснеет, а с повышением температуры свечение тела становится все более белым. Это свидетельствует о том, что максимум интенсивности теплового излучения по мере повышения температуры тела смещается к фиолетовому концу спектра, то есть к его коротковолновой части. Длина волны в спектре излучения абсолютно черного тела, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, определяется законом смещения Вина:

(1.10)

где постоянная Вина

Видео 1.3. Закон смещения Вина.

Австрийский физик Й. Стефан, анализировавший экспериментальные данные, и Л. Больцман, исходивший из общих термодинамических соображений, установили зависимость энергетической светимости абсолютно черного тела от температуры. Согласно закону Стефана — Больцмана,

Энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры

		(1.11)

Экспериментально найденный коэффициент пропорциональности — постоянная Стефана — Больцмана — оказался равным

Рис. 1.7. Вин Вильгельм (1864–1928)

Рис. 1.8. Стефан Йозеф (1835–1893)

Рис. 1.9. Больцман Людвиг (1844–1906)

3/5