ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Качественная зависимость яркостной температуры от истинной температуры за фронтом из "Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений " Оптические измерения имеют большое значение для определения температуры высоко нагретых тел и вообще для исследования высокотемпературных процессов. Обычная методика состоит в измерении тем или иным способом яркости поверхности светящегося тела (фотографическим путем, с помощью фотоэлементов, электронно-оптических умножителей). Затем по яркости находят эффективную температуру излучения, которая, по определению, совпадает с температурой абсолютно черного излучателя, посылающего с поверхности точно такой же световой поток, как и исследуемый объект (см. 8 гл. II). Особенно распространены фотографические методы определения яркости и эффективной температуры, основанные на сравнении степеней почернения, которые производят на фотопленке свет, исходящий от тела, и свет от эталонного источника с известными температурой и спектром, скажем, от Солнца. Для большей точности фотографируют обычно в узком спектральном участке, так как изучаемый объект и эталонный источник, обладая разными температурами, посылают различные спектры излучения, а кроме того, от длины волны света зависит чувствительность фотоматериалов, что создает трудности при пересчете степени почернения на температуру. [c.464] Этот эффект можно легко объяснить на основе представлений о структуре фронта ударной волны с учетом излучения, изложенных в разделе 3 гл. VII. Вопрос о яркости фронта ударных волн большой амплитуды был рассмотрен в работах авторов [2—4]. [c.465] Будем полагать, что за фронтом плоской ударной волны простирается достаточно протяженная, оптически толстая область с постоянной высокой температурой, и посмотрим, каков поток видимого излучения, который выходит с поверхности фронта волны и регистрируется прибором, расположенным далеко от фронта, на бесконечности . [c.465] Рассмотрим теперь ударную волну большой амплитуды, скажем, с температурой за фронтом Ту = 65 000° К. С поверхности ударного разрыва в основном излучаются кванты с энергиями порядка десяти или нескольких десятков эв. (Максимум планковского спектра при температуре Г = 65 000° К приходится на кванты ку — 2,8 кТ — 16 эв.) Такие кванты превышают потенциалы ионизации атомов и молекул, очень сильно поглощаются в холодном газе перед ударным разрывом и прогревают его. Перед ударным разрывом образуется нагретый слой, а профиль температуры в ударной волне приобретает вид, изображенный на рис. 9.2, б (в воздухе, например, при Ту = 65 000° К максимальная температура прогревания перед самым разрывом Т = = 9000° К). [c.466] К вопросу о свечении ударной волны. [c.466] ИСТИННОЙ температуры за фронтом прогревный слой как бы экранирует высоконагретый газ за фронтом ударной волны. Экранировка и, следовательно, отклонение Гаф от Ту тем сильнее, чем больше оптическая толщина прогревного слоя для видимого света Tv ), т. е. чем выше температура прогревания, тем выше амплитуда волны. [c.467] Пока оптическая толщина Tv 1, экранировка ничтожна, и отклонение Гэф от Tl очень мало фронт светится как черное тело температуры Ту. В силу резкой зависимости поглощения видимого света от температуры и в свою очередь довольно резкой зависимости температуры прогревания от амплитуды волны (см. 16 гл. VII), начало сильной экранировки, соответствующее достижению оптической толщиной Tv величины порядка единицы, выступает при возрастании амплитуды волны весьма явственно. В воздухе сильная экранировка начинается при температуре за фронтом около Ту — 90 000° К (см. 3). [c.467] В ударной волне еще большей амплитуды оптическая толщина прогревного слоя для видимого света больше единицы и слой почти совершенно непрозрачен для видимых квантов, излучаемых высоконагретым газом за фронтом волны экранировка этой области почти полная. Таким образом, при повышении амплитуды волны эффективная температура видимого света вначале совпадает с температурой за фронтом, затем начинает отставать от нее, проходит через четко выраженный максимум ( насыщение яркости) и быстро падает. [c.467] Возникновение сильного экранирования прогревным слоем не означает, однако, что яркость фронта ударной волны очень большой амплитуды падает до нуля и волна перестает светиться. Нагретый газ перед ударным разрывом не только поглощает, но и сам излучает видимый свет. Пока температура прогревания не очень высока и слой прозрачен, собственное излучение его теряется на фоне проходящего видимого излучения, испускаемого гораздо более сильно нагретым газом за фронтом. Когда же прогревный слой совершенно перестает пропускать проходящий высокотемпературный свет, на первый план выступает его собственное свечение. [c.467] Следует отметить, что явление насыщения яркости при высоких температурах наблюдалось многими авторами в искровых разрядах ). Известно, что увеличение скорости поступления энергии в канал искрового разряда, начиная с некоторой скорости, не приводит к увеличению яркостной температуры выше 45 000° К в воздухе. Также ограничена температура свечения и при разрядах в аргоне, ксеноне (при разрядах в капиллярах наблюдается более высокая температура — около 90 000° К в воздухе). [c.468] Эффект насыщения, быть может, связан с экранировкой высоких температур в канале, в какой-то мере подобной экранировке в ударной волне, однако возможно ограничена истинная температура в канале за счет потерь на излучение и т. д. [c.468] Вернуться к основной статье