ISSN 1996-0948 · EISSN 2949-561X
Языки: ru · en

Статья: О применимости закона Кирхгофа к субволновой частице, находящейся в термодинамическом равновесии с окружающей средой (2023)

Читать онлайн

Предложена новая методика расчетов коэффициентов поглощения субволновых частиц (СЧ). В этой методике поток излучения представляется набором пространственных спектральных мод, которые поглощаются СЧ в соответствии с произведением ei×f(D, l). Причем при l £ lcutoff f(D, l) = 1, а при l > lcutoff f(D, l) = (2D /l)2, где: D – диаметр СЧ, l – длина волны, lcutoff  – длина волны отсечки, ei  – интегральный коэффициент поглощения «большого» тела из материала аналогичного материалу СЧ. Проведены расчеты коэффициентов излучения и поглощения СЧ, находящейся в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Для сравнения, наряду с предложенной методикой, была использована методика расчетов коэффициента поглощения СЧ, основанная на учете глубины проникновения излучения в материал СЧ. Показано, что выполнимость закона Кирхгофа для СЧ зависит от диаметра частицы и от температуры окружающей среды. При «больших» D коэффициенты излучения и поглощения равны (закон Кирхгофа выполняется), однако, при уменьшении D коэффициент поглощения становится больше, чем коэффициент излучения (закон Кирхгофа не выполняется).

A new method for calculating the absorption coefficients of subwavelength particles (SP) is proposed. In this technique, the radiation flux is represented by a set of spatial spectral modes that are absorbed by the SP in accordance with the product ei×f(D, l). Moreover, at l £ lcutoff f(D, l) = 1, and at l > lcutoff f(D, l) = (2D/l)2, where: D – is the diameter of the SP, l – is the wavelength, lcutoff – is the cutoff wavelength, ei – is the integral absorption coefficient of a “large” body made of a material similar to the material of the SP. Calculations of the emission and absorption coefficients of a medium in thermodynamic equilibrium with the environment have been carried out. For comparison, along with the proposed methodology, a method for calculating the absorption coefficient of the SP was used, based on consideration of the depth of penetration of radiation into the SP material. It is shown that the feasibility of Kirchhoff’s law for SP depends on the particle diameter and on the ambient temperature. With “large” D, the emission and absorption coefficients are equal (Kirchhoff’s law holds), however, with a decrease in D, the absorption coefficient becomes greater than the emission coefficient (Kirchhoff’s law does not hold).

Ключевые фразы: черное тело, закон Планка, закон Стефана-Больцмана, закон смещения Вина, закон Кирхгофа, дифракция, плотность потока излучения, коэффициент излучения, пространственная спектральная мода, энергия моды, формула Лармура, коэффициент поглощения, blackbody, Planck's law, Stefan-Boltzmann's law, Wien's displacement law, Kirchhoff's law, dif-fraction, radiation flux density, radiation coefficient, absorption coefficient, spatial spectral mode, mode energy, Larmour formula
Автор (ы): Свиридов Анатолий Николаевич
Соавтор (ы): Сагинов Леонид Дмитриевич
Журнал: Прикладная физика

Идентификаторы и классификаторы

SCI
Физика
УДК
536.3. Взаимодействие тел и теплового излучения
Префикс DOI
10.51368/1996-0948-2023-2-44-55
eLIBRARY ID
50786800
Для цитирования:
СВИРИДОВ А. Н., САГИНОВ Л. Д. О ПРИМЕНИМОСТИ ЗАКОНА КИРХГОФА К СУБВОЛНОВОЙ ЧАСТИЦЕ, НАХОДЯЩЕЙСЯ В ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОМ РАВНОВЕСИИ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ // ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА. 2023. № 2
Текстовый фрагмент статьи