(1-1) الامتصاصية والانعكاسية والنفاذية

عند سقوط الشعاع على قطعة من المادة، فإن جزءًا من الإشعاع (ينعكس)، وجزءًا آخر (يُمتَص)، وجزءًا ثالثًا (ينفذ). ولوصف تفاعل الإشعاع مع المادة وفهمه، نقدم المعاملات اللابعدية الثلاثة التالية:

• (الامتصاصية) أو (الامتصاص) : A (λ) الجزء الممتص من الإشعاع الساقط بطول موجي  λ الممتص .
• (الانعكاسية) أو (الانعكاس: R (λ) ( الجزء المنعكس من الإشعاع الساقط بطول موجي λ.
• (النفاذية) أو (النفاذ :T (λ) ( الجزء النافذ من الإشعاع الساقط بطول موجي .λ

إذا كانت طبيعة الإشعاع لا تتغير أو بقي الطول الموجي الخاص به دون تغيير، فإن مبدأ حفظ الطاقة يحتم أن يُمتَص الإشعاع الساقط أو ينعكس أو ينفذ؛ انظر الشكل 5-1؛ لذا فإن:

بالنسبة للأسطح المعتمة، تكون النفاذية صفرا. ويحتم مبدأ حفظ الطاقة أن يُمتص الإشعاع الساقط أو ينعكس:

شكل 5-1: الامتصاصية والانعكاسية والنفاذية. جزء من الإشعاع الساقط على قطعة من المادة «يُمتص»، وجزء آخر «ينعكس»، والباقي «ينفذ». يظهر هنا ثلاثة معاملات لابعدية:  (الامتصاصية)C ، و)الانعكاسية) R (λ) ، و(النفاذية) .T (λ)  ويحتم مبدأ حفظ الطاقة أن يساوي حاصل جمع الثلاثة 1.

(2-1) الانبعاثية وقانون كريشوف

عند تسخين أي مادة، فإنها ستشع طبقًا لقانون بلانك (انظر الشكل 5-2). وتعتمد كثافة ً القدرة الفعلية للإشعاع أيضا على طبيعة السطح، لكنها لا تتجاوز أبدا تلك الخاصة بأي جسم أسود. ويُطلَق على الإشعاع الفعلي من أي سطح، بوصفه جزءًا من إشعاع الجسم الأسود عند طول موجي معني، اسم (انبعاثيته)E (λ) . وهي أقل من 1، فيما عدا أنها تساوي 1 تماما بالنسبة للجسم الأسود. وطبقًا للديناميكا الحرارية الكلاسيكية، أثبت كريشوف أن (انبعاثية أي سطح عند طول موجي معين يجب أن تساوي امتصاصيته) .عند التوازن الحراري، يجب أن تساوي طاقةُ الإشعاع الصادرة طاقةَ الإشعاع الممتصة. وإلا، يمكن أن تنتقل الحرارة من خزان بارد إلى خزان ساخن، الأمر الذي يتعارض مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية ؛ من ثَم، فإن الامتصاصية عند طول موجي معين يجب أن تساوي الانبعاثية عند نفس الطول الموجي:

شكل 5-2: الانبعاثية والامتصاصية: عند تسخين مادة، فإنها تشع موجات كهرومغناطيسية. يتبع طيف قدرة الإشعاع الأقصى قانون بلانك. وفي الحالة العامة، يُطلق على الإشعاع الفعلي من أي سطح، بوصفه جزءًا من إشعاع الجسم الأسود عند طول موجي معني، اسم (انبعاثيته)، E (λ) وعند التوازن الحراري، يجب أن تساوي طاقة الإشعاع الصادرة طاقة الإشعاع الممتصة؛ ومن ثَم فإن  = A (λ) E (λ)