Тепловое излучение металлов

[B3LYP]

У металлов, прежде всего полированных, есть особенность - очень слабое излучение в ИК-диапазоне. Другая особенность шлифованных металлов - они в тепловизоре похожи на зеркало, отражают тепловое излучение других объектов.
Тепловое излучение металла, особенно шлифованного, намного ниже излучения абсолютно чёрного тела, этим металлы отличаются от других материалов. Можно полагать что такими свойствами обладают все металлы, по крайней мере точно можно назвать три - алюминий, медь и нержавеющая сталь.
У меня вопрос - чем обусловлены эти свойства металлов, и какие ещё материалы могут иметь похожие свойства?

[sergey zhukov]

B3LYP
Все материалы излучают ниже (и в "прореженном" спектре излучения черного тела), чем черное тело. У металлов это выражено сильнее всего. Просто хорошо отражают, вот и все.

Можно представлять так, что поверхность тела работает симметрично в обе стороны: снаружи на нее падает внешнее излучение, а изнутри - внутреннее. Она одинаково их отражает и пропускает. Так что если поверхность хорошо отражает внешнее излучение, то она так же хорошо "отражает" и внутреннее. Поэтому металлы слабо излучают.

У абсолютно черного тела такая поверхность, которая вообще никак не взаимодействует с излучением, излучение через нее проходит беспрепятственно.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1712252 писал(а):

У абсолютно черного тела такая поверхность, которая вообще никак не взаимодействует с излучением, излучение через нее проходит беспрепятственно.

Нет у абсолютно чёрного тела коэффициент поглощения/излучения равен 1. Соответственно, коэффициенты пропускания и отражения равны нулю.

Каждый из этих коэффициентов означает долю от упавшей не предмет мощности данной длины волны, соответственно, поглощённой, отражённой и отражённой. Ввиду сохранения энергии сумма этих трёх коэффициентов равна 1. Коэффициенты неотрицательны.

То что коэффициенты поглощения и излечения равны - простое следствие второго начала термодинамики. Иначе можно было бы сделать вечный двигатель второго рода.

Эти свойства металлов есть следствие их крайне низкого электрического сопротивления. Волна отражается от их поверхности как от закороченного конца волновода.

[Anton_Peplov]

(Благородные доны обсуждают заточку клинков)

realeugene в сообщении #1712314 писал(а):

Коэффициенты неотрицательны.

Отрицательный коэффициент поглощения бывает, если накачать среду энергией. Так работает лазер.

[GraNiNi]

B3LYP в сообщении #1712248 писал(а):

У меня вопрос - чем обусловлены эти свойства металлов, и какие ещё материалы могут иметь похожие свойства?

Наличие свободных электронов в металлах - основная причина, что коррелирует с их электропроводностью.
Теоретически, степень черноты металлов в ИК диапазоне пропорциональна корню квадратному из их удельного сопротивления.

[realeugene]

Anton_Peplov в сообщении #1712325 писал(а):

Отрицательный коэффициент поглощения бывает, если накачать среду энергией. Так работает лазер.

Строго говоря, простая модель с тремя частотно-зависимыми коэффициентами применима только к линейному стационарному случаю.

[B3LYP]

GraNiNi в сообщении #1712326 писал(а):

Теоретически, степень черноты металлов в ИК диапазоне пропорциональна корню квадратному из их удельного сопротивления.

Можно чуть подробнее, как это получается? И можно ли тут найти связь с тем что написано выше - поверхность шлифованного металла отражает ИК излучение с обеих сторон?

[realeugene]

B3LYP в сообщении #1712348 писал(а):

поверхность шлифованного металла отражает ИК излучение с обеих сторон

Внутри металла никакого ИК нет.

[GraNiNi]

B3LYP в сообщении #1712348 писал(а):

Можно чуть подробнее, как это получается? И можно ли тут найти связь с тем что написано выше - поверхность шлифованного металла отражает ИК излучение с обеих сторон?

В металлах, значительная часть его физических свойств связана с наличием свободных электронов. При этом эти характеристики связаны между собой.
Это - электропроводность, теплопроводность, а также отражательные (оптические) и излучательные характеристики поверхности.
При этом, чем лучше металл отражает излучение, тем меньше он излучает на той же самой длине волны, то есть, сумма коэффициентов отражения и излучения равна 1.
Например, отполированная поверхность золота отражает около 98% ИК излучения и соответственно коэффициент излучения его будет всего 0,02.

Следует отметить, что многие металлы склонны к окислению и образуют на поверхности окисную пленку, которая очень сильно влияет на коэффициент излучения (он возрастает) так как она (пленка) является диэлектриком.