ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эффективная или яркостная температура поверхности неравномерно нагретого тела из "Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений " Спектральную яркость поверхности неравномерно нагретого тела очень удобно характеризовать эффективной или яркостной температурой Ту 0ф. Под последней понимается температура абсолютно черного те.ла, посылающего с поверхности в данном участке спектра точно такой же поток излучения, как и рассматриваемое реальное тело. [c.121] Эффективная температура зависит от частоты. Лишь в случае абсолютно черного тела она одинакова для всех частот и равна температуре вещества. [c.122] Посмотрим, какова связь спектра излучения тела с частотной зависимостью коэффициента поглощения. [c.122] Рассмотрим оптически толстое тело радиус кривизны поверхности пусть будет большим по сравнению с длинами пробега излучения, так что тело можно рассматривать как плоское. Пусть температура спадает к поверхности, как изображено на рис. 2.7. [c.122] Поток излучения частоты V, выходящий с поверхности, определяется интегралом по источникам (2.45). Вследствие самопоглощенил, учитываемого быстро спадающей с Ху интегральной экспонентой, основной вклад в интеграл дает слой порядка пробега Гу около поверхности (с оптической толщиной х у порядка единицы). Иными словами, кванты, выходящие с поверхности тела, рождаются в основном в слое около поверхности с оптической толщиной порядка единицы (точнее, двух-трех единиц). Этот слой может быть назван излучающим. Кванты, рожденные в более глубоких слоях, практически полностью поглощаются до выхода из тела. Эффективная температура, как это следует из формулы (2.52), равна некоторой средней температуре излучающего слоя. [c.122] Выходящие с поверхности кванты тех частот, для которых поглощение сильнее, а длина пробега меньше, излучаются в слоях, более близких к поверхности и менее нагретых. Наоборот, слабее поглощаемые частоты выходят из более глубоких и более нагретых слоев. Таким образом, если температура вещества спадает к поверхности (как это обычно и бывает), эффективная температура сильнее поглощаемых частот меньше, чем у слабее поглощаемых. Это схематически изображено на рис. 2.7, на котором стрелками указаны места , из которых излучаются кванты различных частот. Места ориентировочно отнесены от поверхности на расстояния, равные пробегу квантов. [c.122] Спектр излучения неравномерно нагретого тела отличается от планковского и притом тем больше, чем сильнее частотная и температурная зависимости коэффициента поглощения и чем круче ход температуры около поверхности на расстояниях порядка пробегов квантов. [c.122] На рис. 2.8 схематически изображен спектр излучения тела со спадающей к поверхности температурой и обратной зависимостью коэффициента поглощения от частоты, при которой ма.т1ые частоты поглощаются сильнее, чем болыпие. [c.122] На непрерывный спектр нанесены дискретные линии, соответствующие связанно-связанным переходам в атомах или ионах. Коэффициенты поглощения в линиях всегда очень велики, намного больше, чем в непрерывном спектре. Поэтому эффективная температура в линиях практически точно совпадает с температурой у самой поверхности тела (линии вырезаны в спектре излучения тела). [c.123] Для сопоставления на рис. 2.8 пунктиром показан планковский спектр, соответствующий интегральной эффективной температуре, которая является средней по отношению к спектральным. В силу самого определения интегральной эффективной температуры площади, ограниченные сплошной и пунктирной кривыми, в точности равны. [c.123] В главе V мы увидим, что коэффициенты непрерывного поглощения при высоких температурах не являются гладкими функциями частоты, а испытывают скачки. [c.123] Малые частоты поглощаются сильнее, чем большие. Пунктиром показан планковский спектр, отвечающий средней эффективной температуре излучения. В спектре вырезаны линии селективного поглощения. Поток в центрах линий практически равен планковскому потоку, отвечающему температуре поверхности тела. [c.123] Если температура тела более или менее постоянна в излучающих слоях для всего основного спектра вблизи поверхности, цветовая температура часто бывает ближе к истинной температуре тела, чем яркостные это обстоятельство и используется в пирометрии при оптических измерениях температуры тел. [c.123] Заметим, что в случае неравномерно нагретога серого тела, у которого коэффициент поглощения не зависит от частоты, Ху = х. [c.123] Вернуться к основной статье