4 huvudlagar av strålning
Denna artikel lyfter fram de fyra huvudsakliga strålningslagen. Lagarna är: 1. Kirchoffs lag 2. Stefan-Boltzmans lag 3. Plancks lag 4. Wein's Displacement Law.
1. Kirchoffs lag:
Varje grått föremål (annat än en perfekt svart kropp) som mottar strålning, avyttrar en del av den i reflektion och överföring. Absorptionsförmågan, reflektiviteten och transmissiviteten är var och en mindre än eller lika med enhet.
Kirchoffs lag säger att absorptionsförmågan (a) för ett ämne för strålning med en specifik våglängd är lika med dess emissivitet för samma våglängd och ges av följande ekvation:
a (A) = e (A)
Frekvens (f):
Det definieras som antalet cykler / svängningar per tidsenhet.
Tidsperiod (t):
Det är tiden för en vibration som är lika med 1 / f.
Vågnummer:
Det är lika med 1 / λ.
Ljushastighet (C):
Det är produkten av våglängden och frekvensen av vågan. Ljusets hastighet är 3 x 10 8 ms -1 .
Vågamplitud (A):
Den genomsnittliga avståndet från den hypotetiska axeln från krönet eller tråget kallas vågamplitud.
Energi, våglängd och temperatur:
Alla kroppar absorberar energi och överför den. Bra absorberare vid en given våglängd är också en bra radiator vid samma våglängd. Om kroppen utstrålar maximal intensitet för alla våglängder kallas den en svart kropp eller perfekt radiator. Frisk snö absorberar den infraröda strålningen från jorden och atmosfären, medan den speglar strålningen från solen.
Strålningsintensiteten ökar med temperaturen. Ju högre temperaturen desto kortare våglängden är. Medeltemperaturen för solen är 6000 ° K. Våglängden för denna strålning ligger nära 0, 5 μ. Jordytan utstrålar 10 μ vid en genomsnittlig ytemperatur på 15 ° C.
Solen strålar med en hastighet av 100 cal cm -2 - min -1 (langley) medan strålningsintensiteten från jorden är 1 cal cm -2 min -1 . För praktiska ändamål varierar jordens strålning från 0, 1 till 1, 0 cal cm -2 min -1 . Ju högre temperatur desto starkare är strålningen från jord till rymd. Ju lägre temperaturen desto svagare är det emitterade energiflödet.
2. Stefan-Boltzmans lag:
Denna lag säger att strålningsintensiteten som emitteras av en strålande kropp är proportionell mot den fjärde kraften hos den absoluta temperaturen hos den kroppen.
Strålningsflöde = ƐσT 4
Var,
σ = Stefan-Boltzmans konstant = 5, 67 x 10 -5 ergs cm -2 sek -1 K -4
Ɛ = Emissivitet hos en kropp (0 <s> 1, 0)
T = Absolut temperatur av ytan i ° K.
Exempelvis är strålningsflödestätheten från en kropp vid 303 ° K större än vid 273 ° K med 52%, även om ökningen i absolut temperatur endast är 30 ° K.
3. Plancks lag:
Elektromagnetisk strålning består av flöde av kvanta eller partiklar och energiinnehållet (E) för varje kvant är proportionellt mot frekvensen.
Den ges av följande ekvation:
E = hv
Var, E = Energiinnehåll
h = Plancks konstant = 6, 625 x 10 -27 erg / sek
v = Frekvens
Det är uppenbart att större frekvens, kortare våglängden och större är kvantitetsens energiinnehåll. Med andra ord, kortare är våglängden större kvantenergins energi. Därför är kvant av ultraviolett ljus mer energiska än kvant av rött ljus.
4. Weins förskjutningslag:
Enligt denna lag är våglängden för maximal intensitet av strålningsutsläpp från en svart kropp omvänd proportionell mot strålkroppens absoluta temperatur. Den ges av följande ekvation:
Våglängd (A max ) med maximal intensitet av utsläpp (μ) = b / T
Var,
A max är våglängden vid vilken maximal strålning sänds ut. Det minskar när temperaturen ökar.
b är konstant = 2897
T är temperaturen på ytan i Kelvin
Därför är X max (μ) = 2897 T-1
Solens temperatur är 6000 ° K för vilken värdet av maxvåglängden är 0, 5μ och jordens jord är medeltemperaturen 300 ° K för vilken värdet av maximal våglängd är 10μ. Av den totala solenergihalten är 7 procent med våglängd mindre än 0, 4 μ, 44 procent har en våglängd som sträcker sig från 0, 4 - 0, 7 μ och 49 procent har en våglängd som är större än 0, 7 μ.
