Номер 1, страница 42, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Расскажите об основных свойствах теплового излучения.

1. Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое веществом за счет его внутренней энергии. Все тела, температура которых выше абсолютного нуля ($T > 0$ K), являются источниками теплового излучения. Этот процесс обусловлен тепловым движением заряженных частиц (атомов, ионов, электронов) в веществе. К основным свойствам теплового излучения относятся:

Универсальность: Абсолютно все тела в природе, имеющие температуру выше абсолютного нуля, непрерывно испускают тепловую энергию в виде электромагнитных волн. Излучение происходит как в вакууме, так и в любой среде.

Зависимость от температуры: Интенсивность (мощность) и спектральный состав теплового излучения сильно зависят от температуры излучающего тела. С повышением температуры суммарная энергия излучения резко возрастает, а максимум энергии в спектре смещается в сторону более коротких длин волн.

Сплошной спектр: В отличие от линейчатых спектров атомов, спектр теплового излучения твердых и жидких тел является сплошным. Это означает, что в нем присутствуют волны всех длин, однако их энергия распределена по спектру неравномерно.

Подчинение фундаментальным законам: Характеристики теплового излучения описываются несколькими ключевыми физическими законами, которые были сформулированы для идеализированной модели – абсолютно черного тела (тела, полностью поглощающего все падающее на него излучение).

- Закон Кирхгофа: Устанавливает, что отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре и для данной длины волны, и равно излучательной способности абсолютно черного тела. Это означает, что тело, которое лучше поглощает энергию при определенной температуре, будет так же лучше ее и излучать.

- Закон Стефана-Больцмана: Определяет полную энергию, излучаемую с единицы площади поверхности абсолютно черного тела в единицу времени. Эта величина (интегральная энергетическая светимость $R_e^o$) пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры $\text{T}$: $R_e^o = \sigma T^4$, где $\sigma$ – постоянная Стефана-Больцмана. Для реальных (серых) тел закон записывается как $R_e = \epsilon \sigma T^4$, где $\epsilon$ – коэффициент излучения (или степень черноты) тела, показывающий, насколько хорошо оно излучает по сравнению с абсолютно черным телом ($0 < \epsilon < 1$).

- Закон смещения Вина: Устанавливает, что длина волны $\lambda_{max}$, на которую приходится максимум энергии в спектре излучения абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре: $\lambda_{max} = \frac{b}{T}$, где $\text{b}$ – постоянная Вина. Этот закон объясняет, почему при нагревании тела его цвет меняется от красного к бело-голубому.

- Закон Планка: Является наиболее общим законом теплового излучения. Он описывает спектральную плотность энергетической светимости абсолютно черного тела (т.е. распределение энергии излучения по длинам волн) для любой температуры. Формула Планка легла в основу квантовой теории.

Ответ: Основные свойства теплового излучения: оно испускается всеми телами при температуре выше абсолютного нуля, имеет сплошной спектр, а его характеристики (мощность и спектр) зависят от температуры и свойств поверхности тела. Эти свойства описываются законами Кирхгофа, Стефана-Больцмана, смещения Вина и Планка.