Задачами курса «Светотехнические электронные приборы и устройства»
жүктеу/скачать 319.5 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2. Тепловые источники оптического излучения. 2.1 Способы генерирования оптического излучения. Тепловые источники оптического излучения.
| Полезный срок службы - продолжительность горения лампы от начала эксплуатации до момента ухода за установленные пределы одного из параметров, определяющих целесообразность использования ламп данного типа
2. Тепловые источники оптического излучения. 2.1 Способы генерирования оптического излучения. Тепловые источники оптического излучения. По физической природе различают три основных вида оптического излучения (ОИ): тепловое, люминисцентное, и лазеры. Тепловым называют ОИ, возникающее при нагревании тел. У твердых тел они имеют непрерывный спектр, зависящий от температуры тела и его оптических свойств. Тепловыми излучателями являются: лампы накаливания, простые угольные дуги, все пламенные источники. Основные законы теплового излучения установлены для идеализированного тела, называемого черным телом или излучателем Планка. В качестве него принято тело, которое поглощает все падающие на него излучение независимо от длины волны, направления падения и поляризации. Закон Кирхгофа. В любой точке поверхности теплового излучателя при любой температуре и длине волны отношение спектральной плотности энергетической яркости в заданном направлении к спектральному коэффициенту поглощения неполяризационного излучения в противоположном направлении не зависит от рода излучателя и равняется спектральной плотности энергетической яркости черного тела при той же температуре и длине волны. После интегрирования по всем направлениям полусферы получаем: me(λ, T)/α(λ, T) = mes(λ, T), (2.1) где me(λ, T) – спектральная плотность энергетической светимости тела (Вт/м2); mes(λ, T) – то же но для черного тела; α(λ, T) – спектральный коэффициент поглощения тела при температуре Т. Закон Стефана—Больцмана определяет соотношение между энергетической светимостью черного тела Mes(Вт/м2) и его температурой: Mes =σT4, (2.2) Где σ = 5,67*10-8Вт/( м2 К4) – постоянная Стефана—Больцмана. Закон смещения Вина устанавливает связь положения максимума в спектре излучения черного тела с температурой его нагрева lmax = С /Т, (2.3) lmax - длина волны, соответствующая максимуму в спектре излучения черного тела, нм; С = 2898×103 нм×К - постоянная Вина; Т — абсолютная температура тела, К. Закон Планка устанавливает распределения спектральной плотности энергетической светимости черного тела в зависимости от температуры: mes(λ, T) = с1l-5[ес2/(lТ)-1]-1, (2.4) где с1 = 2πhc02=3.742*10-16Вт*м2, с2=h*c0/k = 1.439*10-2м*K; h = 6.626*10-34 Дж*с – постоянная Планка, c0= 3*108м/с – скорость света в вакууме, k=1.38*10-23Дж/К – постоянная Больцмана. Коэффициент полезного действия излучения черного тела определяется спектральным распределением излучения при температуре Т (рис. 2.1, кривая 1). Рис. 2.1 К определению различных КПД излучения черного тела. Площадь А, ограниченная кривой 1 и осью абсцисс, соответствует потоку излучения, площадь A1 – потоку излучения, приходящемуся на видимую область спектра. Площадь А2 – соответствует воспринимаемому человеческим глазом потоку излучения, который называется световым потоком Ф. Эффективность излучения черного тела можно оценить следующими показателями: энергетическим КПД – отношением площади A1 к А; световым КПД – отношением A2 к А; КПД видимого излучения – отношения площадей A2 к А1; световой отдачей – отношением светового потока Ф к электрической мощности Рs, затраченной на нагрев тела. Световая отдача черного тела имеет максимальное значение 89,5лм/Вт при T=6600K. Все реальные тела являются либо серыми (спектральный коэффициент излучения у них меньше 1 и не зависит от длины волны), либо селективными, у которого спектральный коэффициент теплового излучения зависит от длины волны. Тепловое излучение реальных тел, в том числе металлов, описывается законами излучения черного тела с внесением в них экспериментально установленных коэффициентов. Так, для оценки интегрального значения тепловой энергетической светимости металлов Me(Т) применяется выражение, аналогичное закону Стефана-Больцмана: Me(Т) = ε(T)*Mes(T)= ε(T)* σT4, (2.4) где ε(T) – интегральный коэффициент теплового излучения металла. жүктеу/скачать 319.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|