1.4.Оптическая пирометрия

Оптическая пирометрия – совокупность оптических методов измерения высоких температур, основанных на законах теплового излучения. Приборы, применяемые для этого, называются пирометрами.

В зависимости от того какой закон теплового излучения используется, различают радиационную, цветовую и яркостнуютемпературы.

1. Радиационная температура Т_р.

В этом случае регистрируется энергетическая светимость исследуемого тела. Для нахождения температуры используется закон Стефана-Больцмана.

Радиационная температура – это такая температура абсолютно черного тела, при которой его энергетическая светимость равна энергетической светимости исследуемого тела:

Пусть исследуемое тело является серым, тогда ,

. (1.24)

Из формулы (1.22) следует, что радиационная температура всегда меньше истинной температуры тела.

2. Цветовая температура T_ц.

Цветовая температура имеет смысл только для серых тел и соответствует λ_maxв спектре излучения. Для серых тел поглощательная способность не зависит от частоты. Распределение энергии в спектре излучения серого тела и абсолютно чёрного тела совпадают при одной и той же температуре.

Закон смещения Вина будет выполняться и для серых тел, тогда . Цветовая температура

Для серых тел цветовая температура совпадает с истинной температурой тела.

Для тел, сильно отличающихся от серых, цветовая температура не имеет смысла.

3. Яркостная температура Т_я.

Яркостная температура – это температура абсолютно чёрного тела, при которой для определенной длины волны его спектральная плотность энергетической светимости равна спектральной плотности излучения исследуемого тела.

Истинная температура всегда выше яркостной. Яркостный пирометр – пирометр с исчезающей нитью. В этом приборе изображение поверхности светящегося тела и изображение поверхности нити накаливания пирометрической лампы перекрываются. Силу тока в нити лампы пирометра регулируют так, чтобы нить исчезала на фоне изображения тела. По величине температуры судят о яркостной температуре тела. В приборе предусмотрена градуировка, и он выдает численное значение температуры.

1.5.Квантовая природа света. Фотон и его характеристики.

Решение задачи о тепловом излучении абсолютно чёрного тела привело к созданию квантовой теории.

Основная идея Планка состоит в том, что свет излучается и поглощается отдельными порциями или квантами. Развивая идеи Планка, Эйнштейн в 1905 высказал следующую гипотезу:

Свет не только излучается, но и распространяется в пространстве в виде отдельных дискретных квантов электромагнитного поля.Световые кванты были названыфотонами. Следовательно, излучение состоит из неделимых квантов энергии (фотонов), поглощаемых или испускаемых только целиком.

Фотон, как любая частица, характеризуется энергией, массой, импульсом. Рассмотрим характеристики фотона.

Энергия фотона зависит от частоты излучения и определяется выражением:

. (1.25)