6. Законы теплового излучения: Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина, Планка.

Закон излучения Кирхгофа — физический закон, установленный немецким физиком Кирхгофом в 1859 году.

Закон излучения Кирхгофа - отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела, оно является для всех тел одной и той же.

По определению, абсолютно чёрное тело поглощает всё падающее на него излучение, то есть для него (Поглощательная способность тела) . Поэтому функция совпадает с испускательной способностью

В формуле мы использовали :

— Испускательная способность тела

— Поглощательная способность тела

— Функция Кирхгофа

Закон излучения Стефана-Больцмана. Формула для практических вычислений.

Значения коэффициентов излучения тел берут из таблиц.

7. Основные свойства теплового излучения.

Основные свойства теплового излучения:

• Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности

• Интенсивность теплового излучения неравномерна по частотам и имеет явно выраженный максимум при определенной частоте

• C ростом температуры общая интенсивность теплового излучения возрастает

• C ростом температуры максимум излучения смещается в сторону больших частот (меньших длин волн)

• Тепловое излучение характерно для тел независимо от их агрегатного состояния

• Отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит что, если мы поместим тело в термоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии.

8. Некогерентные источники излучения. Лампы накаливания. Галогенные лампы. Достоинства и недостатки.

Источники некогерентного оптического излучения по физической природе можно разделить на следующие группы:

• источники теплового излучения, возникающего в результате нагрева твердых тел или сжигания горючего вещества;

• электролюминесцентные источники излучения, возникающего при прохождении электрического тока через газ или пары металлов;

• источники смешанного излучения, в которых одновременно происходят электролюминесценция и тепловое излучение.

В качестве источников некогерентного ИК-излучения служат электрические излучатели с открытыми телами накалаи ИК-излучате-ли с телами накалав стеклянных оболочках.

В натриевых и ртутных лампах в качестве источника света используется дуга с горячим катодом, которая зажигается в парах указанных элементов.

Мощным импульсным источником некогерентного света является искровой разряд, примером которого может служить вспышка молнии.

Излучение некогерентных источников является результатом генерации колебаний огромного множества атомов (ионов, молекул). При этом фаза, частота и амплитуда колебаний, соответствующие излучениям отдельных атомов, хаотически меняются с очень большой скоростью по случайному закону. Каждый атом, ион и молекула излучают независимо друг от друга, и излучение их начинается в различные моменты времени. Излучение обычного источника света более похоже на статистический шум, чем на излучение какой-то определенной частоты. Такое излучение не является когерентным.

Некогерентные источники излучения:

• Лампы накаливания

• Галогенные лампы

• Штифт Нернста, силитовый излучатель, темные излучатели, трубчатые кварцевые излучатели

• Глобар

Галогенные лампы.Галогеная лампа накаливания представляет собой лампу, в колбу которой вводится небольшое количествогалогена, обычно йода или брома. Распыленный нитью вольфрам соединяется с галогеном, в результате чего образуется газообразное вещество — галогенид вольфрама. Эта реакция присоединения происходит при температуре 573 K, близкой к температуре колбы. При температуре, близкой к температуре нагретой нити лампы, галогенид вольфрама распадается на галоген и восстановленный фольфрам, который частично оседает на спирали. Такое возвращение распыленного вольфрама на спираль лампы устраняет его напыление на стенки колбы и удлиняет срок службы лампы.

Более того, такие лампы практически не искажают цвета освещаемых предметов.

Лампы накаливания с галогенным циклом имеют срок службы в два-три раза больший, чем обычные лампы, а при одинаковом сроке службы имеют более высокую световую отдачу и меньшие размеры тела накала. Температуру нити можно довести до 3400 K (Tпл=3600 K).

Колбы ламп изготавливают из кварца или тугоплавкого стекла, так как для обеспечения галогенного цикла они должны нагреваться до 573 K.

Обозначают галогенные лампы аналогично лампам накаливания для оптических приборов: К — кварцевая; Г — галогенная; Д — дифференциального излучения; К — с концентрированным телом накала; М — малогабаритная; МН — миниатюрная; СМ

Достоинства:

небольшие размеры, высокая светоотдача и огромный выбор ламп (от ламп с концентрированным пучком света до ламп заливающего света).

Недостатки:

Колебания некогерентных источников нельзя преобразовать, т. е. нельзя, например, применить частотную или фазовую модуляцию для передачи информации, принципиально нельзя осуществлять супергетеродинный прием таких излучений и т. д. Такие некогерентные излучения годятся лишь для осуществления примитивной световой сигнализации.