4 hovedstråleregler
Denne artikel sætter lys på de fire vigtigste love om stråling. Loven er: 1. Kirchoffs lov 2. Stefan-Boltzmans lov 3. Plancks lov 4. Wein's Displacement Law.
1. Kirchoffs lov:
Enhver grå genstand (bortset fra en perfekt sort krop), der modtager stråling, disponerer en del af den i refleksion og transmission. Absorptionsevnen, refleksiviteten og transmissiviteten er hver mindre end eller lig med enhed.
Kirchoffs loven siger, at absorptionsevnen (a) for et stof til stråling med en specifik bølgelængde er lig med dens emissivitet for den samme bølgelængde og er givet ved følgende ligning:
a (λ) = e (λ)
Frekvens (f):
Det defineres som antallet af cyklusser / oscillationer pr. Tidsenhed.
Tidsperiode (t):
Det er tidspunktet for en vibration, der er lig med 1 / f.
Bølge nummer:
Det er lig med 1 / λ.
Lyshastighed (C):
Det er produktet af bølgelængde og frekvens af bølgen. Lysets hastighed er 3 x 10 8 ms -1 .
Bølgeamplitude (A):
Den gennemsnitlige afstand af den hypotetiske akse fra kammen eller trug kaldes bølgeamplitude.
Energi, bølgelængde og temperatur:
Alle organer absorberer energi såvel som overfører det. God absorber ved en given bølgelængde er også en god radiator med samme bølgelængde. Hvis kroppen udstråler maksimal intensitet af alle bølgelængder kaldes den en sort krop eller perfekt radiator. Frisk sne absorberer den infrarøde stråling fra jorden og atmosfæren, mens den afspejler stråling fra solen.
Strålingsintensiteten stiger med temperaturen. Jo højere temperaturen er, desto kortere er bølgelængden. Solens gennemsnitstemperatur er 6000 ° K. Bølgelængden af denne stråling er tæt på 0, 5 μ. Jordoverfladen udstråler 10 μ ved en gennemsnitlig overfladetemperatur på 15 ° C.
Solen udstråler med en hastighed på 100 cal cm -2 - min -1 (langley), mens intensiteten af stråling fra jorden er 1 cal cm -2 min -1 . Til praktiske formål varierer jordens stråling fra 0, 1 til 1, 0 cal cm -2 min -1 . Jo højere temperaturen er, desto stærkere er stråling fra jord til rum. Jo lavere temperaturen er, desto svagere er den udledte energistrøm.
2. Stefan-Boltzmans lov:
Denne lov hedder, at intensiteten af stråling udstrålet af et udstrålende legeme er proportional med den fjerde kraft af den absolutte temperatur af det pågældende legeme.
Strålingsflux = ƐσT 4
Hvor,
σ = Stefan-Boltzmans konstant = 5, 67 x 10 -5 ergs cm -2 sek -1 K -4
Ɛ = Emissivitet af en krop (0 <s> 1, 0)
T = Absolut temperatur på overfladen i ° K.
Eksempelvis er strålingsfluxdensiteten fra en krop ved 303 ° K større end ved 273 ° K med 52%, selvom stigningen i absolut temperatur kun er 30 ° K.
3. Plancks lov:
Elektromagnetisk stråling består af strøm af kvanta eller partikler, og energiindholdet (E) for hvert kvante er proportional med frekvensen.
Det er givet ved følgende ligning:
E = hv
Hvor, E = Energiindhold
h = Planck's konstant = 6, 625 x 10 -27 erg / sek
v = Frekvens
Det er klart, at større frekvensen, kortere bølgelængden og større er kvanteens energiindhold. Med andre ord, kortere er bølgelængden større kvantumets energi. Derfor er quanta af ultraviolet lys mere energiske end kvantet af rødt lys.
4. Wein's Displacement Law:
Ifølge denne lov er bølgelængden af maksimal intensitet af strålingsemission fra en sort krop invers proportional med den strålende krops absolutte temperatur. Det er givet ved følgende ligning:
Bølgelængde (λ max ) med maksimal intensitet af emission (μ) = b / T
Hvor,
λ max er den bølgelængde, hvor maksimal stråling udsendes. Det falder som temperaturen stiger.
b er konstant = 2897
T er overfladens temperatur i Kelvin
Derfor er A max (μ) = 2897 T -1
Solens temperatur er 6000 ° K, for hvilken værdien af den maksimale bølgelængde er 0, 5μ, og den for jorden er gennemsnits temperaturen 300 ° K, for hvilken værdien af maksimal bølgelængde er 10μ. Ud af den samlede energi udgivet af solen er 7 procent med en bølgelængde mindre end 0, 4 μ, 44 procent har en bølgelængde på fra 0, 4 til 0, 7 μ og 49 procent har bølgelængde større end 0, 7 μ.
