Температура излучения черного тел

Температура излучения черного тела 208 [c.375]

Ленты дешевле, но менее долговечны. При температурах выше 1600 °С используется сплав с большим содержанием родия или иридия. Такая печь, показанная на рис. 4.6, предназначена для определения точки затвердевания платины, она использовалась также для градуировки термопар по излучению черного тела из корунда до температуры плавления платины 1769 °С (см. гл. [c.145]

В термометрии излучения в отличие от термометрии, основанной на применении термопары или термометра сопротивления, можно использовать уравнения в явном виде, которые связывают термодинамическую температуру с измеряемой величиной (в данном случае со спектральной яркостью). Это возможно потому, что тепловое излучение, существующее внутри замкнутой полости (излучение черного тела), зависит только от температуры стенок полости и совсем не зависит от ее формы или устройства при условии, что размеры полости намного больше, чем рассматриваемые длины волн. Излучение, выходящее из маленького отверстия в стенке полости, отличается от излучения черного тела лишь в меру того, насколько сильно отверстие нарушает состояние равновесия в полости. В тщательно продуманной конструкции это отличие может быть сделано пренебрежимо малым, так что равновесное излучение черного тела становится доступным для измерений. Таким образом, методы термометрии излучения позволяют в принципе измерить термодинамическую температуру с очень высокой точностью, что будет кратко рассмотрено в разд. 7.7. [c.309]

Проблема детектора теплового излучения неотделима от вопроса об излучательных свойствах источника излучения. Спектральные характеристики излучения черного тела, как будет показано, описываются законом Планка. Проинтегрированный по всем длинам волн закон Планка приводит к закону Стефана — Больцмана, который описывает температурную зависимость полного излучения, испущенного черным телом. Если бы не было необходимости учитывать излучательные свойства материалов, оптический термометр был бы очень простым. К сожалению, реальные материалы не ведут себя как черное тело, и в законы Планка и Стефана — Больцмана приходится вводить поправочные факторы, называемые коэффициентами излучения. Коэффициент излучения зависит от температуры и от длины волны и является функцией электронной структуры материала, а также макроскопической формы его поверхности. [c.311]

Рис. 7.2. Закон распределения Планка— зависимость спектральной яркости излучения черного тела от температуры и длины волны.

Выше было показано, что плотность излучения замкнутой полости зависит только от температуры стенок и совершенно не зависит ни от ее формы, ни от оптических свойств. Перейдем теперь к полости, применяемой на практике и имеющей в стенке небольшое отверстие, через которое излучение выпускается. Проблема состоит в том, чтобы строго вычислить, насколько это излучение отличается от излучения черного тела для данной геометрии и материала. Вопрос этот чрезвычайно [c.326]

Существенно отличающаяся конструкция черного тела показана на рис. 7.15. Эта полость предназначалась для определения постоянной Стефана — Больцмана [74]. При этом полное излучение черного тела при температуре 273,16 К измерялось калориметрическим детектором при 2 К (см. разд. 7.7 и рис. 7.15). [c.347]

Очевидное различие между излучением, испущенным вольфрамовой лентой, и излучением черного тела связано с зависимостью излучательной способности вольфрама от длины волны (рис. 7.17). Соответственно спектральная яркостная температура оказывается функцией длины волн. Спектральная яркостная температура 7д ленты, имеющей излучательную способность е(к, Т) и наблюдаемой через стекло с коэффициентом пропускания определяется формулой [c.350]

Предположим, что имеется идеальный нейтральный фильтр с коэффициентом пропускания т (практическую реализацию такого фильтра рассмотрим позднее) и можно измерить отношение R(Tau, Т) = 1/х следующим образом. Выбрав подходящий детектор со спектральной характеристикой s X), через оптическую систему, которая включает узкополосный фильтр со спектральным коэффициентом пропускания t X), наблюдаем по очереди черные тела при температурах Гди и Т. Температура второго черного тела Т регулируется до тех пор, пока сигнал от детектора, регистрирующего излучение черного тела в точке золота, не станет равен сигналу, возникающему при наблюдении второго черного тела через нейтральный фильтр. При этих условиях можно записать [c.369]

Если на поверхность падает также излучение черного тела с известной температурой Т, то сумма отраженного и испущенного излучений /, пропущенных поляризатором, есть [c.390]

В работе [101] рассмотрена иная методика измерения теплопроводности напыленных покрытий. Толщина покрытия из окиси алюминия для первого образца составляла 130 мкм, второго — 300 мкм. Исследования проводились на образцах длиной около 0,4 м, помещенных в вакуумную камеру, схема которой представлена на рис. 6-2 [102]. Измерение температуры образца производилось оптическим пирометром, для чего на трубчатом или стержневом металлическом нагревателе создавались полости, имитирующие излучение черного тела. Образцы выбирались достаточной длины с охлаждаемыми концами. [c.130]

Как следует из (14.21), длина волны, соответствующая максимальной излучательной способности, обратно пропорциональна абсолютной температуре. Следовательно, при понижении температуры накаленного черного тела, максимум энергии его излучения смещается в область больших длин волн, т. е. при этом в спектре излучения начинает преобладать длинноволновое излучение, что находится в согласии с опытными данными. [c.329]

Максимум излучательной способности абсолютно черных тел при температуре 5200 К соответствует длине волны 5,5-10 см (максимуму чувствительности глаза). Солнечное излучение, дошедшее до нас, имеет максимум примерно при той же температуре. Это послужило основанием называть излучение черного тела при температуре 5200 К белым светом . [c.375]

Напомним еще раз, что закон Кирхгофа относится только к температурному излучению, и в случае, когда свечение обусловлено другими причинами, он не имеет силы. Так, например, при фото- или хемилюминесценции интенсивность свечения в целом ряде спектральных областей гораздо выше, чем у температурного излучения черного тела при температуре люминесцирующего тела. Закон Кирхгофа настолько характерен для температурного излучения, что может служить самым надежным критерием для распознавания природы свечения свечение, не подчиняющееся закону Кирхгофа, заведомо не является температурным. [c.694]

Отсюда ясно, что для тел, характер излучения которых сильно отличается от излучения черного тела (например, для тела с ясно выраженными областями селективного излучения), понятие цветовой температуры не имеет смысла, ибо цвет таких тел можно только очень грубо воспроизвести при помощи черного тела. В тех случаях, когда определение цветовой температуры возможно (так называемые серые тела , например, уголь, окислы, некоторые металлы), для ее отыскания необходимо произвести исследование распределения энергии в спектре при помощи соответствующих спектральных приборов. Рис. 37.2 воспроизводит результаты такого исследования для Солнца одновременно на нем нанесены кривые распределения для черного тела при температурах 6000 и 6500 К. Рис. 37.2 показывает, что отождествление Солнца с черным телом [c.703]

Вычислить, как изменяется интенсивность излучения черного тела вблизи 31,= 500,0 нм при изменении температуры от 1000 до 1100 К. Выразить это возрастание как пропорциональное п-й степени температуры и определить п. [c.906]

Проверить расчетом, что яркость желтого излучения черного тела возрастает вдвое при изменении температуры с 1800 до 1875 К. [c.907]

Осуществив практически описанную модель абсолютно черного тела, можно исследовать излучение, выходящее из отверстия в полости. Направляя это излучение па чувствительный приемник (термопара, болометр и др.), можно измерить интегральное излучение г- Если предварительно разложить излучение с помощью подходящего спектрального прибора в спектр, то можно детально изучить спектральный состав теплового излучения и найти на опыте функцию е, т- Результаты таких измерений приведены на рис. 24.3. Разные кривые относятся к различным температурам абсолютно черного тела. Площадь, охватываемая кривой, дает испускательную способность абсолютно черного тела при соответствующей температуре. [c.135]

Если предварительно шкалу прибора проградуировать по излучению абсолютно черного тела, т. е. установить зависимость силы тока от температуры абсолютно черного тела, при которой нить исчезает, то по показаниям измерительного прибора можно судить, какой температуре абсолютно черного тела соответствует излучение исследуемого объекта. Если бы источник был также абсолютно черным телом, то найденная температура была бы его истинной температурой. В противном случае измеренная температура характеризует температуру аб- [c.149]

Знакомство с основными законами теплового излучения может на первый взгляд привести к выводу, что абсолютно черное тело или близкие к нему по свойствам тела должны быть наилучшими источниками света. Действительно, при данной температуре абсолютно черное тело и в видимой области спектра отдает с излучением больше энергии, чем любое другое. Далее, выгодно, казалось бы, стремиться к достижению наибольших воз- [c.152]

Однако следует иметь в виду, что абсолютно черное тело и близкие к нему по свойствам тела отдают энергию с излучением всех возможных частот, причем на долю видимого излучения приходится относительно небольшая часть энергии. Она оказывается наибольшей, когда максимум планковской кривой в шкале длин волн падает на излучение с длиной волны около 5500 А (желто-зеленая часть спектра). Согласно закону смещения Вина та-ко-му положению максимума отвечает температура 5200 К- В этой же области спектра лежит максимум чувствительности человеческого глаза, что не случайно, так как именно такой характер имеет солнечный спектр после прохождения через атмосферу, в которой он частично поглощается и рассеивается. В соответствии с тем, что цветовая температура солнечного излучения у поверхности Земли равна 5200 К, в светотехнике принято называть излучение абсолютно черного тела при этой температуре белым светом. При дальнейшем повышении температуры абсолютно черного тела излучение, приходящееся на полезную для освещения часть спектра, естественно, увеличивается, но доля его в общей излучаемой энергии уменьшается, так что с точки зрения светотехники чрезмерное повышение температуры является невыгодным. [c.153]

Яркостная температура тела равна температуре абсолютно черного тела, при которой их яркости излучения при заданной длине волны одинаковы. [c.254]

Из уравнения (1.31) следует, что чем больше тело поглощает, тем больше оно излучает, поэтому для конкретной температуры абсолютно черное тело имеет наибольшую поверхностную плотность потока собственного излучения. [c.254]

Цветовые пирометры измеряют условную цветовую температуру. Цветовая температура реального тела Тц представляет собой такую температуру абсолютно черного тела, при которой отношение интенсивностей его излучения для двух длин волн Д ,// равно отношению Д,/Д, реального тела, имеющего действительную температуру Тд, для тех же длин волн, т. е. [c.189]

Советскже ученые получили в 1963 г. устойчивую плазму при температуре порядка 40-10 ° С. При такой температуре излучение черного тела примерно в 1,65Х ХЮ раз больше излучения Солнца. О масштабе этой величины может дать представление следующее. Предположим, что черный шарик диаметром 1 мм имеет эту температуру. Для того чтобы излучаемое им тепло было таким же, какое излучается на Землю от Солнца (1 325 вт на 1 л 2 плоской поверхности, перпендикулярной лучам, на среднем расстоянии Земли от Солнца и вне атмосферы Земли), этот шарик должен находиться на расстоянии примерно 5 225 км от Земли. [c.9]

Если слой газа нельзя считать ни оптически тонким, ни толстым, необходимо произвести более детальный анализ. Часто имеют место случаи, когда слой газа можно считать оптически тонким везде, кроме нескольких линий (например, пламя бун-зеновской горелки с парами Ма). Тогда свечение этих линий соответствует свечению абсолютно черного тела. Если сравнивать излучение исследуемого пламени с излучением абсолютно черного тела, помещенного сзади, то при рассматривании спектра будет казаться, что черное тело темнее линий, когда оно холоднее пламени, и ярче их, когда оно горячее. Соответственно этому линии будут выглядеть либо яркими, либо темными. Если же температура излучения черного тела совпадает с температурой пламени, линии исчезают метод обращения). [c.299]

Начнем с описания теории излучения черного тела, за которым последует обсуждение различных методов вычисления коэффициентов излучения полостей, близких к черному телу, и обсуждение практической реализации таких полостей. После этого рассмотрим вольфрамовые ленточные лампы как воспроизводимый источник теплового излучения для термометрии. На этой основе мы ознакомимся с термометрией излучения, реализацией МПТШ-Б8 выше точки золота, измерением термодинамической температуры, методами измерений при неполных данных об излучательной способности поверхности и, наконец, термометрией излучения полупрозрачных сред. [c.311]

Со времени зарождения квантовой теории излучения черного тела вопрос о том, насколько хорощо уравнения Планка и Стефана — Больцмана описывают плотность энергии внутри реальных, конечных полостей, имеющих полуотражающие стенки, был предметом неоднократных обсуждений. Больщин-ство из них имели место в первые два десятилетия нащего века, однако вопрос закрыт полностью не был, и в последние годы интерес к этой и некоторым другим родственным проблемам возродился. Среди причин возрождения интереса к этому старейшему предмету современной физики можно назвать развитие квантовой оптики, теории частичной когерентности и ее применение к изучению статистических свойств излучения недостаточное понимание процессов теплообмена излучением между близкорасположенными телами при низких температурах и проблему эталонов далекого инфракрасного излучения, для которого длина волны не может считаться малой, а также ряд теоретических проблем, относящихся к статистической механике конечных систем. Хорошим введением к современному обзору в этой области являются работы [2, 3, 5]. Еще в 1911 г. Вейль показал, что требованием о том, чтобы полость являлась прямоугольным параллелепипедом, можно пренебречь при условии, что (У /с)- оо. Он показал также, что в пределе больших объемов или высоких температур число Джинса справедливо для полости любой формы. Позднее на основании результатов работы Вейля были получены асимптотические приближения, где Do(v) являлся просто первым членом ряда, полная сумма которого 0 ) представляла собой среднюю плотность мод. Современные вычисления величины 0 ) [2, 4] с использованием численных методов суммирования первых 10 стоячих волн в полостях простой формы показали, что прежние асим- [c.315]

Совершенно отличный метод компенсации при недостатке сведений об излучательной способности основан на поляризации теплового излучения, испущенного и отраженного под углами, далекими от нормального. Метод основан на предложении, сформулированном Тингвальдом [82] и позднее усовершенствованном Мюрреем [59] и Берри [10]. Принцип метода заключается в следующем. Излучение черного тела не поляризовано, поэтому, если оно отражается от горячей металлической поверхности на большие углы, суммарное (испущенное и отраженное) излучение будет поляризованным, если только температура отражающей поверхности не равна температуре черного тела. Это иллюстрируется рис. 7.41. [c.389]

Все реальные тела, используемые в технике, не являются абсолютно черными и при одной и той же температуре излучают меньше энергии, чем абсолютно черное тело. Излучение реальных тел также зависит от температуры и длины волны (при /lx onstизлучения черного тела можно было применить для реальных тел, вводится понятие о сером теле и сером излучении. Под серым излучением понимают такое, которое аналогично излучению черного тела имеет сплошной спектр, но интенсивность лучей для каждой длины волны /х при любой температуре составляет неизменную долю от интенсивности излучения черного тела /,,х [c.463]

Очевидно, если не выполнены эти два условия, что наблюдается в практике определения а, то Е Т)Фа Т). Как следует из теоретических и экспериментальных исследований [11], для чистых металлов существует следующее определенное соотношение между Т) и а Т) поглощательная способность металлической поверхности при температуре Т для излучения черного тела с температурой Го равняется степени черноты той же поверхности при температуре 7 = ]/ГоГ1, т. е. [c.22]

Таким образом, поглощательная способность излучения черного тела металлическими поверхностями повышает приблизительно линейно с увеличением величины У ТйТ. При средних и низких температурах поглощательная способность чистых металлических поверхностей всегда больще их степени черноты. Так, больщинство полированных металлов при температурах, близких к комнатным, имеют значение степени черноты меньше 0,1, но они поглощают приблизительно 20—40% падающей лучистой энергии [c.22]

В работе [187] был изложен метод расчета идеальных поверхностей, обладающих селективными свойствами. Как было показано в гл. 1 [1-26], поглощающая способность металлической поверхности при температуре Гг для излучения черного тела с температурой Ту равняется степени черноты той же поверхности при температуре Т= У ТуТг. Таким образом, поглощающая способность излучения черного тела металлическими по- [c.217]

Так как для любой длины волны излучательная способность абсолютно черного тела больше излучательной способности нечерных тел, взятых при одной и той же температуре, то на первый взгляд кажется, что самым подходяш им источником света является абсолютно черное тело. Однако к источникам света предъявляются и другие требования, которым лучше удовлетворяют нечерные тела. Как показывают опытные данные, несмотря на то что излучательная способность вольфрама при всех длинах волн меньше, чем излучательная способность абсолютно черного тела, он обладает селективным излучением в видимой области — энергия излучения в этой области при температуре 2450 К составляет 40% излучения черного тела при той же температуре. В инфракрасной же области вольфрам отдает всего 20% инфракрасного излучения абсолютно черного тела. [c.375]

Заключая этот краткий обзор оптических методов измерения температуры раскаленных тел, отметим еще раз, что в общем случае все три измеренш.ю величины (Т р .д, 7 ярк) могут бьггь различными и само понятие истинной т( мпературы будет довольно неопределенн1,1м, особенно если вспомнить, что все эти методы фактически основаны на использовании законов, применимых литиь к излучению черных тел. Поэтому представляют- [c.414]

Излучение нечерных тел, например раскаленных металлов, всегда меньше излучения черных тел. Но световая отдача, т. е. отношение между энергией, полезной для освещения, и ее невидимой частью, для накаленного металла при данной температуре Т может быть выше, чем для черного тела при той же температуре, как видно из кривых, приведенных на рис. 36.7. [c.707]

Цветовой метод. Если известно распределение энергии в спектре абсолютно черного тела, то по положению максимума кривой на основании закона смещения Вина (24.10) можно определить температуру. В тех случаях, когда излучающее тело не является абсолютно черным, применение формулы Планка не имеет смысла, так как для таких тел распределение энергии по частотам отличается от планковского. Исключение составляют так называемые серые тела, у которых коэффициент поглощения остается приблизительно постоянным в щироком интервале частот. Такими серыми телами являются уголь, некоторые металлы, оксиды. Если тело не является серьги, но его спектр излучения не слишком отличается от спектра абсолютно черного тела при некоторой температуре, то по максимуму излучения определяют его температуру, которую называют цветовой. Таким образом, цветовая температура есть температура абсолютно черного тела, максимум излучения которого совпадает с максиму.мом излучения исследуемого тела. Так, сопоставление графиков распределения энергии в спектре абсолютно черного тела при температуре 6000 и 6500 К II распределения энергии в солнечном спектре (рис. 25.3) показывает, что Солнцу можно приписать температуру, равную при.мерно 6500 К. [c.151]

Эквивалентная яркость — яркость поля сравнения, имеющего относительный снектральньп состав излучения черного тела при температуре 2042 К, которое в определенных условиях визуального фото-метрировапия, учитываюп1его состояние адаптации глаза к дневным, ночным или промежуточных яркостям, находится в фотометрическом равновесии с измеряемым полем. [c.184]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...