Планк бойынша қара дененің сәулеленуінің қарқындылығы болып табылады
жүктеу/скачать 302.44 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 4.8. Температураны өлшеу үшін сәулелену заңдарын қолдану [2]
- 4.8.1. Жарықтық температурасы
- 4.8.2. Түс температурасы (спектрлік қатынас температурасы)
- 4.8.3. Радиациялық температура
|
4.7. Сәулелену заңдары Планк бойынша қара дененің сәулеленуінің қарқындылығы болып табылады E, -ден дейінгі толқын ұзындығы диапазонында абсолютті температура T+ пішімі бар: c1, c2 – Планк тұрақтылары, , =2,9976108м/с, h=6,626⋅10−34 Дж·с, k=1,3805⋅10−23 Дж/K, =3,741832⋅10−34 Вт/м2 , =1,438786 м·К. Қара дененің сәулеленуінің қарқындылығы және оның спектрлік сипаты тәуелді емес дененің физикалық табиғаты. Графикалық түрде толқын ұзындығы бойынша қарқындылықтың таралуы, температураға байланысты изотермалар деп аталатын түрінде бейнеленген Планк (33,34-суреттер). 33-сурет - 3000К-ден 5000К-қа дейінгі температуралар үшін Планк изотермалары 34-сурет - - 273К-ден 333К-ға дейінгі температуралар үшін Планк изотермалары Температураның жоғарылауымен қисықтардың шыңдары жылжиды қысқа толқын жағы. Виеннің орын ауыстыру заңы осылай көрінеді. Бұл заңға сәйкес қара дене температурасының T және ұзындығының көбейтіндісі спектрдің максималды мәніне сәйкес келетін толқын max берілген температурадағы сәулелену қарқындылығы, шамасына тәуелді емес температура және барлық температуралар үшін тұрақты шама: T a=4,965; A=2896 мкмK Планк заңы бойынша радиацияның тығыздығы әдетте мына түрде көрсетіледі толқын ұзындығы функциясы: Планк заңының жуықтауы Виеннің сәулелену заңы шарт орындалған кезде Планк заңынан алынады: exp[ ]>>1 Сәулелену қарқындылығының таралу мәндерінің арасындағы айырмашылық Әртүрлі температурадағы толқын ұзындығы бойынша қара дене, үшін есептелген температура диапазоны 3000K...5000K (35-сурет, сол жақта) және 273K...333K (35-сурет, оң жақта) Планк заңы (тұтас қисық) және Виен заңы бойынша (көлеңкелі қисық) 35-сурет – Қарқындылықтың таралу мәндерінің арасындағы айырмашылық Планк және Виен заңдары бойынша қара дененің сәулеленуі Шарт орындалған кезде λ Т Планк заңын қолдануға болады Рэйлей-Джинс теңдеуі деп аталатын жуықтау түрі: 4.8. Температураны өлшеу үшін сәулелену заңдарын қолдану [2] Нақты денелердің сәулеленуінің сәулеленуден ерекшеленуіне байланысты идеалды, абсолютті қара дене (ABL), өлшенген температуралар сәулелену заңдарын қолдану шартты деп аталады. Қолдану бір толқын ұзындығында, екі немесе одан да көп толқын ұзындығында және кең диапазондағы өлшемдер толқын ұзындығы диапазоны. Сәйкес шартты температуралар деп аталады жарықтық, түс немесе спектрлік қатынас және сәулелену. 4.8.1. Жарықтық температурасы Толық қара дененің жарықтық температурасы абсолютті қара және қара емес денелер болатын температура толқын ұзындығы радиациялық сәулелердегі бірдей жарықтылық [2]. Қайда - толқын ұзындығы кезінде TYa температурасымен қара дененің сәулелену энергиясы, Eλ, Т- толқын ұзындығы кезінде температурасы T нақты дененің сәулелену энергиясы. Содан кейін Виен заңын пайдаланып (20) қайта жазамыз: Exp(- )= ( нақты дененің сәуле шығару коэффициенті. Түрлендірулер қатарын орындайық: ln - = ln Соңғы өрнек (21) нақты және арасындағы байланысты білдіреді жарықтық температуралары. 0< ≤1 болғандықтан, онда немесе T>TЯ. 4.8.2. Түс температурасы (спектрлік қатынас температурасы) Түс температурасы немесе спектрлік қатынас температурасы, Қара және қара емес денелер бақыланатын денелер деп аталады сәулелену спектрінің аймақтары бірдей қарқындылықпен бөлінеді 1, 2 – өлшеу жүргізілетін толқын ұзындығы және 1,2 –сәйкес сәуле шығару коэффициенттері. Мына өрнекті жазып алайық, Алынған өрнектен қорытындылар (23): 1. Егер 1> 2, ln(1/2)>0, TC>T болса - бұл көптеген адамдар үшін дұрыс металдар; 2. Егер 2> 1, ln(1/2)<0, TC Қорытындылардың 3-тармағы, егер белгілі болса, коэффициент қаралық өлшемдерде қолданылатын спектрлік диапазонда тұрақты (=const), өлшеу нәтижесі шынайы T температурасын көрсетеді. 4.8.3. Радиациялық температура Бұл абсолютті қара TR температурасы радиациялық температура деп аталады. ұзындықтардың барлық диапазонындағы қара және қара емес денелердің энергиясы болатын денелер толқындар бір-біріне тең. εσT σTP Σ – интегралдық сәуле шығару коэффициенті, TR – сәулелену температура. Содан кейін нақты және сәулелену арасындағы байланыс Температураның формасы бар: T= Стефан-Больцман заңы толқын ұзындығының 0-ден ∞-ге дейінгі диапазонын қарастырады және соңғы өрнек (25) осы жағдай үшін шығарылады. Дегенмен, шынайы 0 ден ∞ дейінгі толқын диапазонында сәулеленуді қабылдауға қабілетті құрылғылар пайдаланылатын оптикалық сәуле қабылдағыштар жоқ (36-сурет) толқын ұзындығының шектеулі диапазонында жұмыс істейді. Сондықтан шын мәнінде Стефан-Больцман заңының орнына құрылғы келесі форма заңын жүзеге асырады: Мұндағы v оптикалық жүйенің спектрлік сипаттамасы, S – радиациялық қабылдағыштың спектрлік сипаттамалары. [4] радиациялық детекторлардың спектрлік сипаттамалары келтірілген 36-суретте 36-сурет – Сәулелік қабылдағыштардың спектрлік сезімталдығы. OCX – салыстырмалы спектрлік сипаттама. 1 – фотоэлемент SCV-6, 2 – фотоэлемент F-9, 3 – кремний қабылдағыш, 4 – германий қабылдағыш, 5 – PbS фоторезистор, 6 – TeS фоторезистор, 7 – InSb фоторезистор жүктеу/скачать 302.44 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|