Излучение

Введение

Каждый день мы чувствуем действие излучения: греемся на солнце, ощущаем жар от костра или тепла батареи. Но ведь между нами и источником тепла может быть воздух или даже пустота. Как же тепло передаётся на расстоянии, если нет прямого соприкосновения?
Ответ на этот вопрос даёт физика. Помимо теплопроводности и конвекции, существует ещё один способ передачи тепла — излучение.

Что такое излучение

Излучение — это процесс передачи энергии от одного тела к другому при помощи электромагнитных волн.
Тепловое излучение не требует присутствия вещества — оно может происходить даже в вакууме.

Любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля (−273 °C), излучает энергию. Чем выше температура тела, тем больше энергии оно испускает.

Примеры источников излучения:

• Солнце и звёзды — испускают свет и тепло;

• Нагретый металл — краснеет и излучает энергию;

• Электрическая лампа, костёр, батарея отопления — все они передают тепло излучением.

Природа излучения

Излучение — это электромагнитные волны различной длины.
Видимый свет, инфракрасное (тепловое) и ультрафиолетовое излучение — всё это разновидности одного и того же явления.

Тепловое излучение в основном относится к инфракрасной области спектра, невидимой глазу, но воспринимаемой кожей как тепло.

Свойства излучения

Излучение имеет несколько важных свойств:

1. Излучение распространяется во все стороны от источника.

2. Оно может распространяться в вакууме, где нет ни воздуха, ни других веществ.

3. Излучение переносит энергию, которая может быть поглощена другими телами.

4. Поверхность тела влияет на его способность излучать и поглощать тепло:

   • Чёрные и матовые поверхности хорошо поглощают и излучают тепло;

   • Светлые и блестящие — отражают большую часть лучей.

5. Интенсивность излучения зависит от температуры тела — чем выше температура, тем сильнее излучение.

Излучение и поглощение

Если тело излучает больше энергии, чем получает от окружающей среды — оно остывает.
Если получает больше — нагревается.
Когда процессы излучения и поглощения сбалансированы, температура тела остаётся постоянной.

Например, зимой человек теряет больше тепла излучением, поэтому носит тёплую одежду, уменьшающую потери энергии.
А летом светлая одежда отражает солнечное излучение, не позволяя телу перегреваться.

Опыт для демонстрации излучения

Цель: показать, что тепло может передаваться без контакта — через излучение.

Оборудование:

• настольная лампа с отражателем или свеча (источник тепла);

• две металлические пластинки: одна чёрная и матовая, другая блестящая;

• термометры или восковые пластинки для наблюдения нагрева.

Ход опыта:

1. Установите обе пластинки на одинаковом расстоянии от источника тепла.

2. Через несколько минут сравните их температуру (или посмотрите, на какой раньше расплавится воск).

Наблюдение: чёрная пластинка нагревается быстрее.
Вывод: чёрные и матовые поверхности лучше поглощают тепловое излучение, чем светлые и блестящие.
Это наглядно подтверждает одно из свойств излучения — зависимость эффективности поглощения от цвета и структуры поверхности.

Роль излучения в природе и технике

• Благодаря излучению Земля получает энергию от Солнца.

• В технике излучение используется в инфракрасных обогревателях, микроволновках, тепловизорах.

• В медицине применяют ультрафиолетовое излучение для дезинфекции и терапии.

• В астрономии наблюдение излучения звёзд помогает определить их температуру и состав.

Выводы

1. Излучение — это перенос энергии при помощи электромагнитных волн.

2. Оно может распространяться в вакууме и не требует среды.

3. Интенсивность излучения зависит от температуры тела и свойств его поверхности.

4. Чёрные и матовые поверхности лучше поглощают и излучают тепло.

5. Излучение широко используется в природе и в технике.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется излучением?

2. Почему излучение может происходить в вакууме?

3. Какой участок спектра называют тепловым излучением?

4. Почему чёрные тела нагреваются быстрее, чем белые?

5. Что произойдёт с телом, если оно излучает больше энергии, чем получает?

6. Как можно экспериментально доказать существование излучения?

7. Как изменяется интенсивность излучения с ростом температуры?

8. Почему Земля не остывает, хотя постоянно излучает энергию в космос?

9. Приведите примеры применения излучения в технике.

10. Какие свойства излучения вы можете назвать?