Поглощательная способность

При падении на поверхность любого тела потока излучения ${\displaystyle \Phi _{0}}$ часть это потока отражается (${\displaystyle \Phi _{r}}$), а часть поглощается (${\displaystyle \Phi _{a}}$). Если тело частично пропускает падающий поток излучения, то часть его покидает данное тело (${\displaystyle \Phi _{tr}}$). Из законов сохранения следует равенство^[2]:

${\displaystyle \Phi _{0}=\Phi _{r}+\Phi _{a}+\Phi _{tr}}$.

Если сумма отражённого и поглощённого потоков равна падающему потоку, ${\displaystyle \Phi _{0}=\Phi _{r}+\Phi _{a}}$, то поток излучения не покидает тело, и ${\displaystyle \Phi _{tr}=0}$. В этом случае говорят о полном поглощении потока излучения телом. Переходя к энергетическим единицам и спектральному составу падающего потока излучения можно утверждать, что спектральной поглощающей способностью тела является отношение энергии падающего на поверхность тела излучения к поглощённой энергии в некотором спектральном диапазоне длин волн ${\displaystyle \{\lambda ,\lambda +d\lambda \}}$ при данной температуре ${\displaystyle T}$:

${\displaystyle \alpha _{\lambda ,T}={\frac {dW_{\lambda _{a}}}{dW_{\lambda }}}}$,

где ${\displaystyle \lambda _{a}}$ — индекс, показывающий диапазон поглощённых длин волн падающего излучения, ${\displaystyle \lambda }$ — диапазон длин волн падающего излучения. В общем случае ${\displaystyle \lambda _{a}\neq \lambda }$.

Если для некоторого тела ${\displaystyle \alpha _{\lambda ,T}=1}$ во всем интервале длин волн и температур, то такое тело называется абсолютно чёрным телом. Абсолютно чёрное тело поглощает всю энергию падающего излучения во всём диапазоне длин волн и температурах.

Серым телом называют тела, для которых спектральная поглощающая способность ${\displaystyle \alpha _{\lambda ,T}=const<1}$.

Белым телом называют тело, полностью отражающее падающее излучение во всём диапазоне длин волн падающего излучения и температур: ${\displaystyle \Phi _{0}=\Phi _{r}}$, и ${\displaystyle \alpha _{\lambda ,T}=0}$.

Энергия излучения, поглощаемая телом, переходит во внутреннюю энергию данного тела, вызывая повышение его температуры.

Величины потоков отражения и поглощения зависят от свойств поверхности тела и материала, из которого оно состоит. Для матовой поверхности отражение имеет диффузный характер, для гладкой поверхности — зеркальный.

Разделив равенство ${\displaystyle \Phi _{0}=\Phi _{r}+\Phi _{a}+\Phi _{tr}}$ на ${\displaystyle \Phi _{0}}$, можно определить т. н. коэффициенты отражения ${\displaystyle {\Biggl (}{\frac {\Phi _{r}}{\Phi _{0}}}{\Biggl )}}$, поглощения ${\displaystyle {\Biggl (}{\frac {\Phi _{a}}{\Phi _{0}}}{\Biggl )}}$ и пропускания ${\displaystyle {\Biggl (}{\frac {\Phi _{tr}}{\Phi _{0}}}{\Biggl )}}$.

Спектральные зависимости поглощательной и отражательной способностей характеризуют видимую окраску несамосветящегося тела. Тело, интенсивно поглощающее свет видимого диапазона, кроме зелёного (${\displaystyle \lambda \thickapprox 550}$ нм), будет выглядеть зелёным при освещении белым светом, и чёрным при освещении монохроматическим излучением, длина волны которого отлична от ${\displaystyle \lambda \thickapprox 550}$ нм. Строго говоря, все несамосветящиеся тела обладают не цветом, а лучеотражающей способностью.

На рисунке представлено схематическое изображение спектральной поглощательной способности абсолютно чёрного тела, серого тела и реального тела. Зависимость белого тела совпадает с горизонтальной осью координат.