Кирхгофа закон излучения

КИРХГОФА ЗАКОН ИЗЛУЧЕНИЯ, один из основных законов теплового излучения, устанавливающий зависимость между испусканием и поглощением излучения определённой частоты v телом с температурой Т. Открыт Г. Р. Кирхгофом в 1859 году. Согласно Кирхгофа закону излучения, в условиях термодинамического равновесия отношение испускательной способности тела (поверхности непрозрачного тела) к его поглощательной способности одинаково для любых тел и является универсальной функцией частоты v (или длины волны λ) излучения и абсолютной температуры тела Т (конкретный вид этой функции получен в 1900 М. Планком, смотри Планка закон излучения). Кирхгофа закон  излучения справедлив как для определённого элемента телесного угла распространения излучения, так и в пределах телесного угла 2π.

Испускательная способность Β_{ν Τ} тела в расчёте на единицу телесного угла (энергетическая яркость поверхности) определяется потоком энергии излучения единицей поверхности в единицу времени, а поглощательная способность Α_{ν T} - отношением поглощённой энергии излучения к энергии падающего излучения. Кирхгофа закон  излучения имеет вид:

где В⁰_vТ - испускательная способность абсолютно чёрного тела (для него A_{v Т} = 1), совпадающая с интенсивностью I_vT равновесного излучения.

Интегрируя Β_{ν T} и Α_{ν Τ} по всем направлениям в пределах телесного угла 2π и взяв отношение полученных полных испускательной ε_{ν T} и поглощательной α_{ν Τ} способностей тела, получим Кирхгофа закон  излучения в виде:

где ε⁰_vТ - испускательная способность абсолютно чёрного тела в телесном угле 2π, совпадающая с потоком энергии равновесного излучения в единицу времени.

Кирхгофа закон  излучения справедлив для равновесного теплового излучения, однако он с хорошей точностью применим для случая, когда температура излучающего тела высока, а температура окружающей среды столь низка, что её собственным излучением можно пренебречь (т. е. считать среду вакуумом). Кирхгофа закон  излучения применяют в теории переноса излучения (например, в звёздных атмосферах), когда в целом излучение системы неравновесное, однако в малых объёмах его можно считать равновесным (смотри Локальное термодинамическое равновесие).