Главная Головокружение Плотность потока электромагнитного излучения

Плотность потока электромагнитного излучения

Электромагнитные волны переносят энергию из одних участков пространства в другие. Перенос энергии осуществляется вдоль лучей — воображаемых линий, указывающих направление распространения волны. Важнейшей энергетической характеристикой электромагнитных волн служит плотность потока излучения. Представим себе площадку площадью S, расположенную перпендикулярно лучам. Допустим, что за время t волна переносит через эту площадку энергию W. Иначе говоря, плотность потока излучения — это энергия, переносимая через единичную площадку (перпендикулярную лучам) в единицу времени; или, что то же самое — это мощность излучения, переносимая через единичную площадку. Единицей измерения плотности потока излучения служит Вт/м2. Плотность потока излучения связана простым соотношением с плотностью энергии элек¬тромагнитного поля. Фиксируем площадку S, перпендикулярную лучам, и небольшой промежуток времени t. Сквозь площадку пройдёт энергия: W = ISt. Эта энергия будет сосредоточена в цилиндре с площадью основания S и высотой ct, где c — скорость электромагнитной волны.Объём данного цилиндра равен: V = Sct. Поэтому если w — плотность энергии электромагнитного поля, то для энергии W получим также: W = wV = wSct. Приравнивая правые части формул и и сокращая на St, получим соотношение: I = wc. Плотность потока излучения характеризует, в частности, степень воздействия электромаг¬нитного излучения на его приёмники; когда говорят об интенсивности электромагнитных волн, имеют в виду именно плотность потока излучения. Интересным является вопрос о том, как интенсивность излучения зависит от его частоты. Пусть электромагнитная волна излучается зарядом, совершающим гармонические колебания вдоль оси X по закону x = x0 sin iet. Циклическая частота ш колебаний заряда будет в то же время циклической частотой излучаемой электромагнитной волны. Для скорости и ускорения заряда имеем: v = X = x0ш cos шt и а = v = -x0ш2 sin шt. Как видим, а ~ ш2. Напряжённость электрического поля и индукция магнитного поля в электро¬магнитной волне пропорциональны ускорению заряда: E ~ а и B ~ а. Стало быть, E ~ ш2 и B ~ ш2. Плотность энергии электромагнитного поля есть сумма плотности энергии электрического поля и плотности энергии магнитного поля: w = wэл + wMarH. Плотность энергии электрического поля, как мы знаем, пропорциональна квадрату напряжённости поля: w^ ~ E2. Аналогично можно показать, что wMarH ~ B2. Следовательно, w^ ~ ш4 и wMarH ~ ш4, так что w ~ ш4. Согласно формуле плотность потока излучения пропорциональна плотности энергии: I ~ w. Поэтому I ~ шА. Мы получили важный результат: интенсивность электромагнитного излучения пропорциональна четвёртой степени его частоты. Другой важный результат заключается в том, что интенсивность излучения убывает с увеличением расстояния до источника. Это понятно: ведь источник излучает в разных направ¬лениях, и по мере удаления от источника излучённая энергия распределяется по всё большей и большей площади. Количественную зависимость плотности потока излучения от расстояния до источника легко получить для так называемого точечного источника излучения. Точечный источник излучения — это источник, размерами которого в условиях данной ситуации можно пренебречь. Кроме того, считается, что точечный источник одинаково излучает во всех направлениях. Конечно, точечный источник является идеализацией, но в некоторых задачах эта идеализа¬ция отлично работает. Например, при исследовании излучения звёзд их вполне можно считать точечными источниками — ведь расстояния до звёзд настолько громадны, что их собственные размеры можно не принимать во внимание. На расстоянии r от источника излучённая энергия равномерно распределяется по поверхно¬сти сферы радиуса г. Площадь сферы, напомним, S = 4nr2. Если мощность излучения нашего источника равна P, то за время t через поверхность сферы проходит энергия W = Pt. С помощью формулы получаем тогда: = Pt = P 4 nr2t 4 nr2 Таким образом, интенсивность излучения точечного источника обратно пропорциональна расстоянию до него. Виды электромагнитных излучений Спектр электромагнитных волн необычайно широк: длина волны может измеряться тысячами километров, а может быть меньше пикометра. Тем не менее, весь этот спектр можно разделить на несколько характерных диапазонов длин волн; внутри каждого диапазона электромагнитные волны обладают более-менее схожими свойствами и способами излучения.

Таким образом, для выполняется:

Вт .

где - энергия излучения , переносимая через поверхность за время .

Среди световых величин аналогом понятия «Поток излучения» является термин «световой поток ». Различие между этими величинами такое же, как и различие между энергетическими и световыми величинами вообще.

Спектральная плотность потока излучения

Если излучение немонохроматично, то во многих случаях оказывается полезным использовать такую величину, как спектральная плотность потока излучения. Спектральная плотность потока излучения представляет собой поток излучения, приходящийся на малый единичный интервал спектра . Точки спектра при этом могут задаваться их длинами волн, частотами, энергиями квантов излучения, волновыми числами или любым другим способом. Если переменной, определяющей положение точек спектра, является некоторая величина , то соответствующая ей спектральная плотность потока излучения обозначается как и определяется как отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и к ширине этого интервала:

Соответственно, в случае использования длин волн для спектральной плотности потока излучения будет выполняться:

а при использовании частоты -

Следует иметь в виду, что значения спектральной плотности потока излучения в одной и той же точке спектра, получаемые при использовании различных спектральных координат, друг с другом не совпадают. То есть, например, Нетрудно показать, что с учетом

правильное соотношение приобретает вид:

См. также

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Поток выполнения
Поток магнитный

Смотреть что такое "Поток излучения" в других словарях:

ПОТОК ИЗЛУЧЕНИЯ - (лучистый поток), средняя мощность излучения за время, значительно большее периода колебаний; характеризуется кол вом энергии, переносимой эл. магн. волнами в единицу времени через к. л. поверхность. Величину П. и. измеряют по его действию на… … Физическая энциклопедия

поток излучения - (Фe[P]) Мощность излучения, определяемая отношением энергии, переносимой излучением, ко времени переноса, значительно превышающему период электромагнитных колебаний. [ГОСТ 7601 78] поток излучения (Фe, P) [ГОСТ 7601 78] [ГОСТ 26148 84] поток… … Справочник технического переводчика

ПОТОК ИЗЛУЧЕНИЯ - (лучистый поток мощность излучения), полная энергия, переносимая светом в единицу времени через данную поверхность. Понятие поток излучения (применимо к промежуткам времени, значительно превышающим периоды световых колебаний … Большой Энциклопедический словарь

ПОТОК ИЗЛУЧЕНИЯ - число частиц или квантов, проникающих внутрь элементарной сферы в единицу времени. Обычно П. и. относят к 1 секунде и соответственно определяют его единицу: секунда в минус первой степени. Если рассматривают не количество частиц или квантов, а… … Российская энциклопедия по охране труда

поток излучения - (лучистый поток, мощность излучения), полная энергия, переносимая светом в единицу времени через данную поверхность. Понятие поток излучения применимо к промежуткам времени, значительно превышающим периоды световых колебаний. * * * ПОТОК… … Энциклопедический словарь

поток излучения - , лучистый поток, мощность излучения полная энергия, переносимая оптическим излучением (всех его частот) в единицу времени через данную поверхность. Для поглощающей поверхности поток излучения сумма поглощенной и отраженной энергии … Энциклопедический словарь по металлургии

поток излучения - spinduliuotės srautas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Energijos kiekis, kurį elektromagnetinė banga perneša per vienetinį laiko tarpą per tam tikrą paviršių. atitikmenys: angl. flux of radiation; radiant flux; radiant… …

поток излучения - spinduliuotės srautas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Išskiriamos, perduodamos arba gaunamos spinduliuotės galia. Matavimo vienetas – vatas (W). atitikmenys: angl. flux of radiation; radiant flux; radiant power;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

поток излучения - spinduliuotės srautas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Išspinduliuotų, perduodamų arba priimamų elektromagnetinių bangų galia. atitikmenys: angl. flux of radiation; radiant flux; radiant power; radiation flux vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

поток излучения - spinduliuotės srautas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. flux of radiation; radiant flux; radiation flux vok. Strahlungsfluß, m rus. лучистый поток, m; поток излучения, m pranc. flux de radiation, m; flux de rayonnement, m … Fizikos terminų žodynas

Книги

Поток энергии Солнца и его изменения , . В книге рассмотрены и обобщены современные данные о потоке излучения Солнца в различных областях спектра по измерениям с Земли и с космических аппаратов. Большое внимание уделено погрешностям… Купить за 1300 руб
Энергетический спектр частиц с энергией более 10 эВ и поток электромагнитных вспышек в приземном слое , В. Ф. Сокуров. В монографии прямым методом измерен энергетический спектр частиц с энергиями 10, 5-1017 эВ по потоку черенковских вспышек с плотностью излучения 17-1480 фотон см 2 эВ Получен излом в спектре…

Характеристика спектра излучения, равная отношению интенсивности (плотности потока) излучения в узком частотном интервале к величине этого интервала. Является применением понятия спектральной плотности мощности к электромагнитному излучению. Энергия светового пучка неравномерно распределена по волнам различных длин. Зависимость частоты от длины волны описывается как λv=c

Для характеристики распределения излучения по частотам используют интенсивность, приходящуюся на единичный интервал частот. Эта величина называется спектральной плотностью интенсивности излучения и обозначается как I(v) .

Интегральное излучение - это излучение, соответствующее всему спектру частот (длин волн) в пределах от нуля до бесконечности.

89) Дайте определение понятиям: поток и плотность потока спектрального излучение: поток и плотность потока интегрального излучения? Спектральная плотность излучения - характеристика спектра излучения, равная отношению интенсивности (плотности потока) излучения в узком частотном интервале к величине этого интервала. Является применением понятия спектральной плотности мощности к электромагнитному излучению.

Интегральный лучистый поток, излучаемый с единицы поверхности тела по всем направлениям полусферического пространства, называется плотностью интегрального излучения (Вт/м 2)

Суммарное излучение с поверхности тела по всем длинам волн спектра называется интегральным или полным потоком излучения Q

94) ПОГЛОЩАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ

тела- отношение поглощаемого телом потока излучения к падающему на него монохроматич. потоку излучения частоты v ; то же, что монохроматический поглощения коэффициент. П. с. зависит от вещества, из которого тело состоит, от формы тела и от его температуры. Если П. с. тела в некотором диапазоне частоты темп-р равна 1, говорят, что оно при этих условиях является абсолютно чёрным телом. поглощательная способность наряду со спектральной испускательной способностью входит в Кирхгофа закон излучения и характеризует отклонение поглощающих свойств данного тела от свойств абсолютно чёрного тела. П. с. – важнейшая характеристика теплового излучения. Сумма П. с., пропускания коэффициента и отражения коэффициента тела равна 1

Пропускательная способность тела.

Данная величина характеризует долю потока энергии теплового

излучения, пропускаемого телом d Ф проп от величины падающего

потока энергии d Ф пад и определяется следующим образом:

d (λ , T) = . (1.4)

Данная величина характеризует интенсивность процесса рыбо-

обработки по глубине объекта.

ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ - величина, характеризующая способность поверхности тела или границ раздела двух сред отражать падающий на неё поток эл--магн. излучения или упругих волн. Количеств, характеристика О. с. - коэф. отражения. О. с. зависит от угла падения и поляризации падающего эл--магн. излучения. Зависимость О. с. поверхности от длины волны излучения в области видимого света воспринимается глазом человека как окраска отражающей поверхности.

96) Абсолютно чёрное тело - физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметьцвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.

Важность абсолютно чёрного тела в вопросе о спектре теплового излучения любых (серых и цветных) тел вообще, кроме того, что оно представляет собой наиболее простой нетривиальный случай, состоит ещё и в том, что вопрос о спектре равновесного теплового излучения тел любого цвета и коэффициента отражения сводится методами классической термодинамики к вопросу об излучении абсолютно чёрного (и исторически это было уже сделано к концу XIX века, когда проблема излучения абсолютно чёрного тела вышла на первый план).

Законы описывающие излучение: 1-й 2-й законы Вина, Закон Релея-Джинса, Закон Планка, Закон Стефана-Больцмана, Закон смещения Вина

97) Не уверен что это правильно!!!

99 . Дать определение понятию «Спектральная степень черноты». Как она меняется у реал. тел при измен. длины волны (на пр. Ме и огнеупоров)?

Спектральная степень черноты – коэффициент, связывающий спектральные плотности потоков собственного излучения данного тела и абсолютно черного тела при одинаковых температурах(ИЛИ отношение энергии излучения тела по данной длине волны к энергии излучения абсолютно черного тела на этой же длине волны при одинаковой температуре).

В области длин волн, характерных для теплового излучения, неокисленная поверхность металла характеризуется непрерывным уменьшением, а диэлектрическая поверхность(огнеупоры) –увеличением спектральной степени черноты при возрастание длины волны.

100 . Что такое Интегральная степень черноты, как с ее пом. определить плотность потока собственного излучения?

Интегральная степень черноты- характеризует интенсивность собственного излучения тела во всем диапазоне длин волн(ИЛИ отношение полной энергии, излучаемой во всем диапазоне длин волн, к полной энергии излучения абсолютно черного тела при этой же температуре).

Плотность потока собственного излучения(по закону Стефана-Больцмана):

q СОБ =ε σ 0 T 4 , где

Т-абсолютная температура тела, К

σ 0 – постоянная Стефана-Больцмана

102 . С какой целью создана модель серого тела. В чем особенность излучения серого тела по сравнению с реальным телом?

Серое тело - тело, коэффициент поглощения которого меньше 1 и не зависит от длины волны излучения

Создано с целью облегчения расчетов радиационного т/обмена в реальных системах в качестве приближения к описанию излучения реальных тел.

Для реальных тел степень черноты зависит от длины волны, а у серых тел степень черноты не зависит ни от t, ни от длины волны и является постоянной.

103 Что больше поток эффективного излучения или поток собственного излучения и в каком случае эти потоки равны?

Поток эффективное излучение – сумма собственного излучения других тел и излучения, отраженного этими телами в процессе радиационного теплообмена:

Q ЭФ = Q СОБ + Q ОТР

Т.е. поток эффективного излучения всегда больше потока собственного излучения, кроме случая когда Q ОТР =0

106 Перечислите основные свойства угловых коэффициентов.

Свойство замкнутости

Свойство взаимности

Свойство невогнутости: угловой коэффициент излучения с некоторой поверхности на саму себя для невогнутых поверхностей равен нулю

108 . В чем особенности излучения газовой среды по сравнению с твёрдыми и жидкими телами и как это сказывается на определении потока собственного излучения газа?

Особенности:

Нет сплошного излучения

Газообразные тела излучают только в определённом спектре волн- спектральное излучение

Для каждого газа присущ свой спектр.

109 Дайте определение результирующему потоку излучения. Как он выражается через поток падающего излучения, и как – через поток собственного излучения?

Поток результирующего излучения – разность между потоками поглощенного и собственного излучения:

Для непрозрачного тела (при R=1-A) справедливо выражение для потока результирующего излучения:

110 . Особенности излучения и поглощения лучистой энергии газами. Определение их оптических свойств.

Спектр излучения газов имеет линейный характер. Газы испускают лучи не всех длин волн. Такое излучение называется селективным.

111 Перенос лучистой энергии в излучённой и поглощенной среде.

113 .Расчет радиационного теплообмена в системе с излучающей и поглощающей средой.

Используют для расчёта зональный метод α среды: 1-газовый объем, 2-замкн. поверхность, ограничив. газ V

Эффективное излучение оси поверхностей является диффузионным.

Расчёт производится в 2 этапа:

Для всех зон определяются потоки эффективного излучения

По найденным значениям эффективных потоков, для зон поверх-х находим потоки результирующего излучения, а для зон объёмных определяем температуры

Величину П. и. измеряют по его действию на неселективный приёмник излучения. П о л н ы й п о т о к излучения можно измерить по его тепловому действию при поглощении излучения приёмником в виде абсолютно чёрного тела.

Р е д у ц и р о в а н н ы й П. и.- мощность, оцениваемая по действию, вызванному излучением на спектрально-избирательный приёмник. Редуцированный П. и. может выражаться в спец. единицах. Различают: Ф - поток, действующий на глаз; ф о т о а к т и н и ч н ы й - на фотоматериалы и т. п. Осн. единица энергетич. П. и.- Вт, светового потока - лм. Соотношение между этими единицами наз. механическим эквивалентом света.

Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . . 1983 .

ПОТОК ИЗЛУЧЕНИЯ

Отношение энергии, переносимой эл.-магн. излучением через к.-л. поверхность, ко времени , значительно превышающему период эл.-магн. колебаний. П. и.- синоним понятия мощность излучения; характеризует энергию излучения, распространяющегося внутри нек-рого телесного угла через к.-л. поверхность в единицу времени. П. и. измеряется в Вт и оценивается по действию излучения на неселективный спектрально-избират. приёмник. В метрологии таким приёмником, как правило, служит с приёмным элементом в виде чернёной полости, коэф. поглощения к-рой близок к единице и с достаточной для практич. целей точностью не зависит от длины l. Для характеристики действия оптич. излучения на селективный приёмник (глаз человека, биол. объект и т. п.) пользуются понятием редуцированного П. и., примером к-рого является световой поток, характеризующий излучения на глаз человека и измеряемый в люменах (лм). Отношение П. и. к.-л. монохроматич. излучения к содержащемуся в нём световому потоку наз. механическим эквивалентом света; 1 Вт излучения с l = 555 нм соответствует световой поток, равный 683 лм.

Лит.: ГОСТ 26148-84. Фотометрия. Термины и определе-ления; Гуревич М. М., Фотометрия, 2 изд., Л., 1983.

М. А. Бухштаб.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Смотреть что такое "ПОТОК ИЗЛУЧЕНИЯ" в других словарях:

Размерность ML2T 3 Единицы измерения СИ Вт СГС … Википедия

- (лучистый поток мощность излучения), полная энергия, переносимая светом в единицу времени через данную поверхность. Понятие поток излучения (применимо к промежуткам времени, значительно превышающим периоды световых колебаний … Большой Энциклопедический словарь

- (лучистый поток, мощность излучения), полная энергия, переносимая светом в единицу времени через данную поверхность. Понятие поток излучения применимо к промежуткам времени, значительно превышающим периоды световых колебаний. * * * ПОТОК… … Энциклопедический словарь

Книги

Поток энергии Солнца и его изменения , . В книге рассмотрены и обобщены современные данные о потоке излучения Солнца в различных областях спектра по измерениям с Земли и с космических аппаратов. Большое внимание уделено погрешностям…
Энергетический спектр частиц с энергией более 10 эВ и поток электромагнитных вспышек в приземном слое , В. Ф. Сокуров. В монографии прямым методом измерен энергетический спектр частиц с энергиями 10, 5-1017 эВ по потоку черенковских вспышек с плотностью излучения 17-1480 фотон см 2 эВ Получен излом в спектре…