Promieniowanie termiczne
Transkrypt
Promieniowanie termiczne
• Promieniowanie cieplne (termiczne) jest promieniowaniem elektromagnetycznym, którego źródłem są ciała znajdujące się w temperaturze wyższej od zera bezwzględnego. • Za emisję promieniowania cieplnego odpowiedzialna jest energia ruchu cieplnego atomów i cząsteczek w obserwowanym ciele. • Widmo promieniowania cieplnego ciał stałych i cieczy ma charakter ciągły • Ciała o temperaturach wyższych niż 0 K (−273,15°C) mogą zarówno emitować, jak i absorbować (pochłaniać) padające na nie promieniowanie elektromagnetyczne. Im ciało (znajdujące się w stałej temperaturze) absorbuje więcej energii, tym więcej jej emituje. Kirchhoff wykazał, że stosunek energii zaabsorbowanej do wyemitowanej nie zależy od natury ciała – dla wszystkich ciał jest taką samą funkcją temperatury i długości fali. • Zdolność ciał do emisji i absorpcji promieniowania pozwala na wytłumaczenie istnienia barw. Barwa ciała zależy zarówno od składu spektralnego padającej fali elektromagnetycznej, jak i tego, które długości fal są przez dane ciało lepiej lub gorzej pochłaniane. Jeśli na ciało padałoby światło niebieskie, a ciało prawie całkowicie by je pochłaniało, to kolor rejestrowany przez oko ludzkie byłby czarny. • Aby móc opisać promieniowanie cieplne, jego emisję oraz absorpcję przez ciała, stworzono model ciała doskonale czarnego. Jest to takie ciało, które całkowicie pochłania padające na nie promieniowanie elektromagnetyczne, niezależnie od długości fali i temperatury, w której ten proces zachodzi. • Jeśli temperatura ciała ulega zmianie, zmienia się również charakterystyka energetyka jego promieniowania cieplnego. • Wzrostowi temperatury odpowiada jednoczesny wzrost całkowitej energii wypromieniowywanej przez ciało. • Zjawisku temu towarzyszy także zmiana barwy światła wysyłanego przez ciało. • Długość fali, dla której wypromieniowywana energia jest największa, przesuwa się w stronę fal krótkich wraz ze wzrostem temperatury. • To, dla jakiej długości fali odpowiada maksimum natężenia promieniowania cieplnego, jest treścią prawa przesunięć Wiena, wyrażonego wzorem: • λmax = b/T • gdzie: b=2,89·10−3 m/K - stała Wiena; T – temperatura ciała wyrażona w skali bezwzględnej (kelwiny). Hel Żelazo Azot • określanie składu chemicznego na podstawie obserwacji widma substancji • Na podstawie analizy widmowej zostały odkryte pierwiastki cez i rubid (Bunsen i Kirchhoff), a potem jeszcze gal 1 1 1 RH 2 2 n 2 gdzie RH = 1,095·107 m-1 – stała Rydberga • Widmo leżące w świetle widzialnym nazwano serią Balmera • Poza zakresem światła widzialnego leżą inne serie widmowe – Lymana w nadfiolecie oraz Paschena, Bracketa, Phunda i Humphreysa w podczerwieni • Położenie wszystkich linii widmowych można opisać wzorem: 1 1 1 RH 2 2 n k