Die in den letzten Abschnitten erläuterten Beziehungen gelten in dieser Form nur für schwarze Strahler. Reale Objekte lassen sich in den meisten Fällen nur ungenügend durch die Schwarzkörperstrahlung beschreiben.
Im Gegensatz zu einem schwarzen Körper absorbieren Oberflächen
realer Körper nur einen Bruchteil der auftreffenden
Strahlung. Ein weiterer Anteil wird von der
Oberfläche reflektiert und ein weiterer Bruchteil
durchdringt den Körper ohne absorbiert zu werden. Die
spektrale Emissivität bezeichnet
den Bruchteil der Strahlung, die den Körper durch thermische
Emission verlä\3t.
Befindet sich ein Körper im thermodynamischen Gleichgewicht,
so mu\3 die absorbierte Strahlungsenergie wieder emittiert
werden, da sich sonst die Temperatur ändern würde,
d. h. . Für
die gesamte
Strahlungsbilanz ergibt sich aus Gründen der Energieerhaltung:
Dieser Zusammenhang ist als Kirchhoffsches Gesetz bekannt.
absorb
Abbildung:
Der auf
einen Körper auftreffende
Strahlungsflu\3 wird zu einem Bruchteil
reflektiert, zu einem Bruchteil transmittiert und zu
einem Bruchteil im Körper absorbiert.
Gleichzeitig emittiert der Körper die
Temperaturstrahlung , wobei der
emittierte Flu\3 eines schwarzen Körpers bei gleicher
Temperatur ist. Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt
.
Abbildung 2.7 zeigt schematisch die Verteilung der Strahlung, die einen Körper verlä\3t, auf die verschiedenen Anteile. In der Strahlungsbilanz ist die Summe der emittierten und absorbierten Leistung identisch zur auftreffenden Strahlungsleistung. Aufgrund der Eigenschaften der Oberfläche eines Körpers unterscheidet man verschiedene Typen von Strahlern. Einige Spezialfälle sind:
Die spezifische Ausstrahlung eines realen
Körpers reduziert sich auf
und die spezifische Ausstrahlung innerhalb eines
Wellenlängenintervalls ergibt sich als:
wobei im folgenden als spektrale
Emissivität bezeichnet wird.
Ein schwarzer Körper emittiert demnach die grö\3tmögliche
Strahlungsleistung bei gegebener Temperatur, während
transparente und spiegelnde Oberflächen ein Minimum an
Temperaturstrahlung emittieren. Allgemein definiert man als
Emissivität eines Körpers das
Verhältnis
seiner spezifischen Ausstrahlung zu der eines schwarzen
Strahlers der gleichen Temperatur: