Emisivitate

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare

Emisivitatea (puterea de emisie) \scriptstyle E_M a unui material \scriptstyle M este cantitatea de energie electromagnetică radiată cu lungimi de undă cuprinse într-un interval \scriptstyle \left(\lambda,  \lambda +d \lambda \right) emisă pe unitatea de timp de un element de suprafață \scriptstyle dA al materialului cu normala \scriptstyle \bold n într-un unghi solid  \scriptstyle d \Omega din jurul unei direcții  \scriptstyle \bold n_1 dată de unghiurile  \scriptstyle \left( \theta, \phi \right) ( \scriptstyle  \bold n \bold n_1 = cos \theta , produsul scalar dintre normala și direcția considerată) și raportată la  \scriptstyle d \lambda \left (dA cos \theta\right)  d \Omega ( \scriptstyle dA cos \theta este proiecția elementului  \scriptstyle d A pe planul perpendicular pe direcția de emisie) :

 E_M(\lambda, \theta, \phi, T) = \frac {d^4 E}{dt dA \cos \theta d\Omega d \lambda}\,

Ea depinde de temperatura absolută  \scriptstyle T a materialului și poate depinde încă de punctul ales pe suprafața acestuia. Emisivitatea este legată de absorptivitatea (puterea de absorbție) și reflectivitatea materialului prin legile lui Kirchhoff:

\frac {E_M(\lambda ,\theta, \phi,T)}{A_M(\lambda ,\theta ,\phi ,T)} = I(\lambda ,T)\,

unde AM este absorptivitatea, iar  \scriptstyle I \left(\lambda ,T \right) este o funcție independentă de material, numită "radiația corpului negru". Uneori, se înțelege prin emisivitate raportul:

 \epsilon (\lambda ,\theta ,\phi ,T) = \frac {E_M(\lambda ,\theta, \phi,T)}{I(\lambda ,T)}.\,

Acesta este un număr cuprins între 0 și 1, egal cu 1 numai atunci când  \scriptstyle A_M=1 ("corpul negru"). În domeniul vizibil, emisivitatea mai este numită și strălucirea materialului. Integrând după lungimile de undă obținem emisivitatea direcționată integrală iar integrând și după unghiuri obținem puterea de emisie totală, care depinde numai de material și de temperatură. Pentru un corp total absorbant (Corp absolut negru) este adevărată legea lui Stefan:


                         E_{tot} = \sigma T^4\,

unde σ = 5,65 · 10-12 W/(cm2ºK4) (vezi Legile de deplasare ale lui Wien[1]).

Fig.1:O sferă "lambertiană" arată ca un disc uniform luminat

Se spune că un material emite "după legea lui Lambert ", dacă  \scriptstyle E_M \left(\lambda, \theta, \phi \right) nu depinde de unghiurile  \scriptstyle \theta și  \scriptstyle\phi. Fluxul luminos emis sub unghiul  \scriptstyle \theta este atunci

 \frac {d^4E}{dt} = E_M (dA \cos \theta )d\Omega d\lambda .\,

Deoarece ochiul omenesc apreciază strălucirea unui obiect raportând energia luminoasă primită la suprafața aparentă ( \scriptstyle dA cos \theta ) a emițătorului, un obiect care emite "după legea lui Lambert" pare la fel de luminos independent de unghiul sub care e privit. În particular, un obiect sferic "lambertian" care emite izotrop apare de la distanță ca un disc uniform luminat (vezi Fig.1). Soarele este ușor "nelambertian" deoarece este mai luminos în centru decât pe margine.

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ σ=Cs*π, unde Cs este constanta folosită în acel articol

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

Born, M., Wolf, E.: Principles of Optics, §4.8, Pergamon Press 1965
Brătescu, G.G.: Optica, cap.14, Editura didactică și pedagogică, București, 1982
Friș, S.E., Timoreva, A.V.: Curs de Fizică Generală, vol.III, cap.XXVII, Editura Tehnică, București 1965
Siegel, R.,Howell, J.R., Lohrengel, J.: Wärmeübertragung durch Strahlung, Teil I, Springer-Verlag 1988, ISBN 3-540-18496-1