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