Kirchhoffsches Strahlungsgesetz
Formel
Kirchhoffsches Strahlungsgesetz
Das kirchhoffsche Strahlungsgesetz stellt den Zusammenhang zwischen Emission und Absorption eines Temperaturstrahlers im thermischen Gleichgewichts her. Für jeden Körper ist bei jeder Wellenlänge das Emissions- und das Absorptionsvermögen proportional. Das Absorptionsverhältnis \(\alpha\) hängt von der Oberflächenbeschaffenheit des Körpers, der Einstrahlrichtung sowie von der Temperatur und der Wellenlänge ab.
\(\varepsilon \left( {\lambda ,T} \right) = \alpha \left( {\lambda ,T} \right)\)
\(\varepsilon\) … Emissionsverhältnis
\(\alpha\) … Absorptionsverhältnis
Aus dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik \(\Delta S = \dfrac{{\Delta {Q_{eversibel}}}}{T}\) bzw. \(\Delta S > \dfrac{{\Delta {Q_{irreversibel}}}}{T}\) folgert , dass bei gegebener Wellenlänge und gegebener Temperatur die absorbierte Energie im gleichen Maße auch wieder emittiert werden muss. Ein Körper nimmt also im gleichen Ausmaß Wärmestrahlung auf, wie er sie auch wieder abgibt. Ein Körper absorbiert so gut wie er strahlt.
Wenn ein Körper Strahlung absorbiert, dann erhöht sich seine Temperatur. Zufolge der Temperaturerhöhung steigt auch die Emission, bis ein Strahlungsgleichgewicht erreicht wird. Käme es nicht zu einem Strahlungsgleichgewicht, hätte der Körper irgendwann zufolge der Emission eine negative Energie bzw. zufolge der Absorption eine unendlich hohe Energie, was beides unmöglich ist.
Für einen schwarzen Körper gilt: Er absorbiert bei jeder Wellenlänge die auftreffende Strahlung vollständig. Sein Emissionsvermögen ist bei jeder Wellenlänge maximal und hängt von keinen Materialeigenschaften ab, sonder ausschließlich von der Temperatur. Man kann so aus der Emission eines fernen Sterns auf dessen Temperatur schließen.
Schon den nächsten Urlaub geplant?
Auf maths2mind kostenlos auf Prüfungen vorbereiten!
Nach der Prüfung mit dem gesparten Geld deinen Erfolg genießen.
rgb(244,123,130)
Bild
Wissenspfad
Zur aktuellen Lerneinheit empfohlenes Vorwissen
| Strahlen- und Wellentheorie des Lichtes | Das Licht ist eine elektromagnetische Welle, deren Welle-Teilchen-Dualismus seine Erklärung in der Quantenmechanik findet. Photonen sind die Quanten der elektromagnetischen Wechselwirkung. |
Aktuelle Lerneinheit
| Kirchhoffsches Strahlungsgesetz | Das Kirchhoff’sche Strahlungsgesetz stellt den Zusammenhang zwischen Emission und Absorption eines Temperaturstrahlers im thermischen Gleichgewichts her |
Verbreitere dein Wissen zur aktuellen Lerneinheit
| Compton-Effekt | Als Compton Effekt bezeichnet man die Vergrößerung der Wellenlänge eines Photons bei der Streuung an einem Teilchen (Elektron) |
| Energie einer elektromagnetischen Welle | Die Energie einer elektromagnetischen Welle der Frequenz f ist quantisiert. Sie errechnet sich als das Produkt aus dem planckschen Wirkungsquantum und der Frequenz |
| Wärmestrahlung | Ein Körper emittiert elektromagnetische Strahlung, sobald seine Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt |
| Lumineszenzstrahlung | Die Luminiszenzstrahlung ist eine nicht-thermische Strahlung |
| Wiensche Verschiebungsgesetz | Das Wien'sche Verschiebungsgesetz sagt etwas über die Lage vom Maximum der Strahlungsintensität aus |
| Stefan-Boltzmann’sches Strahlungsgesetz | Die Strahlungsleistung (Intensität der Temperaturstrahlung) eines schwarzen Körpers ist proportional zur vierten Potenz der absoluten Temperatur des Körpers. |
| Emissionsverhältnis | Das spektrale Emissionsverhältnis \(\varepsilon \left( \tau \right)\) ist frequenzabhängig und errechnet sich als das Verhältnis von emittierter Wäremstrahlung des Körpers zur emittierten Wärmestrahlung eines schwarzen Körpers |
| Licht durchquert ein Medium | Wenn Licht ein Medium durchquert unterscheidet man zwischen Transmission, Reflexion, Streuung und Absorption |
| Sichtbares Licht | Das sichtbare Licht ist eine elektromagnetische Welle, die durch ihre Frequenz bzw. ihre Wellenlänge charakterisiert wird und durch das menschliche Auge erfasst werden kann |
| Spektrum elektromagnetischer Wellen | Das elektromagnetische Spektrum ist eine Einteilung der elektromagnetischen Wellen nach deren Wellenlänge bzw. deren Frequenz |
| Lichtgeschwindigkeit im Vakuum | Die Lichtgeschwindigkeit entspricht der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum und beträgt endliche 299 792 458 m/s. Aus der Lichtgeschwindigkeit leitet sich heute die Länge von 1m ab. |
| Wellenfunktion eines freien Teilchens | In der Quantenmechanik wird einem Teilchen zur Positionsbestimmung die komplexe Wellenfunktion Ψ(x, t) zugeordnet. |
| Wellengleichung | Die Wellengleichung beschreibt eine Feldstärke an einem Ort in Abhängigkeit von der Zeit. Wir unterscheiden zwischen der ein- und der dreidimensionalen Wellengleichung. |