Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

2 Physikalische Grundlagen
2.1.3. Strahlungsgesetze
Verschiedene Quellen strahlen in gleichen Wellenlängenbereichen unterschiedlich intensiv.
Dieses Verhalten wird für schwarze Körper in guter Übereinstimmung mit
experimentellen Befunden durch die berühmte Plancksche 3 Strahlungsformel be-
schrieben [2]:
BT (λ) = 2πhc2
λ5 1
ehc/kλT − 1
Die sogenannte spektrale spezifische Ausstrahlung BT (λ) gibt diejenige Strahlungsleistung
an, die von einem Flächenstück eines Quadratmeters in einem Wellenlängenbereich
eines Mikrometers bei einer Temperatur T abgestrahlt wird. Dabei bezeichnet λ die
Wellenlänge, h = 6, 63 · 10 −34 Js das Plancksche Wirkungsquantum, c = 3 · 10 8
m/s die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und k = 1, 38 · 10 −23 J/K die Boltzmann 4 -
Konstante.
Abb. 2.4.: Spektrale spezifische Ausstrahlung BT (λ) eines schwarzen Körpers bei verschiedenen
Temperaturen. Die Ortskurve der Intensitätsmaxima ist rot gekennzeichnet.
Charakteristisch ist die Verschiebung der maximalen Strahlungsleistung zu kleinen Wellenlängen
mit wachsender Temperatur. Dessen Ortskurve lässt sich über die Bedingung
δBT (λ)
= 0 mit T = const bestimmen. Man erhält für die Lage des Maximums auf einer
δλ
Isotherme das sogenannte Wiensche5 Verschiebungsgesetz:
6
λmax =
2897, 8
µmK (2.1)
T
3 Max Planck: 1858 - 1947, deutscher Physiker und Nobelpreisträger für Physik.
4 Ludwig Boltzmann: 1844 -1906, österreichischer Physiker und Philosoph.
5 Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien: 1864-1928, deutscher Physiker.