100.Закони Кірхгофа.Стефана Больцмана та Віна,

Закон Кірхгофа стосується співвідношення між Е_ν,Т та А_ν,Т і має таке формулювання: відношення випромінювальної та поглинальної здатностей тіла не залежить від природи тіла. Отже, відношення є універсальною для всіх тіл функцією частоти і температури, тоді як окремо її чисельник і знаменник можуть достатньо сильно змінюватися при переході від одного тіла до іншого.

Врахувавши той факт, що для абсолютно чорного тіла знаменник дорівнює одиниці, легко побачити, що універсальна функція Кірхгофа є випромінювальною здатністю абсолютно чорного тіла.

Закон Стефана-Больцмана дає залежність енергії випромінюванняз одиниціплощіповерхнів одиницючасувідефективної температуритіла, що випромінює.

Загальна енергія теплового випромінювання визначається як:

,

де —потужністьна одиницюплощіповерхні випромінювання, а

Вт/(м²·К⁴) — стала Стефана—Больцмана.

Інтесивність випромінюванняенергіїабсолютно чорним тіломв залежності відчастотивипромінювання визначаєтьсязаконом Планкаяк:

де

• становить кількість випроміненої енергіїз одиниціплощіповерхнів одиницючасув одиницютілесного кутаначастотіν абсолютно чорним тілом з температуроюT

• - стала Планка

• - швидкість світла

• - стала Больцмана.

Суть проблеми полягала в тому, що енергія осцилятора не може бути довільною – вона є квантованою, кратною величині hν, де h – деяка універсальна стала, чисельно рівна 6,626^.10^-34 Дж^.с, названа пізніше сталою Планка.

З врахуванням таких міркувань Планк отримав для закону Кірхгофа новий вираз:

. (15.7)

Формула (15.7), отримана Планком, дає чудові узгодження з результатами самих детальних експериментальних досліджень випромінювальної здатності чорного тіла, і, отже, є повним розв’язком задачі, поставленої Кірхгофом.

101.Пірометри.

Піро́метр — приладдля безконтактного вимірювання температури непрозорих тіл за їхнім випроміненням воптичномудіапазоніспектра. Принцип дії полягає на вимірюванні потужності теплового випромінення об'єкта вимірювання.

Найпоширеніші оптичні пірометри, де інтенсивність випромінення розжареного тіла порівнюється спостерігачем з яскравістю нитки пірометричної лампи-еталона. Застосовують уметалургії,хіміїтощо.

Призначення — безконтактне вимірюванняіконтрольтемператури поверхонь різних об'єктів за їхнім тепловим випромінюванням.

Існує декілька типів пірометрів.

А. Радіаційні пірометри і радіаційна температура

- Кольорова температура і розподіл енергії у спектрі випромінюючого тіла

В. Яскравісна температура і пірометр зі зникаючою ниткою.

. Вважаючи сталі Больцмана і Віна надійно встановленими, можна за їх допомогою вимірювати температури, більші за ті, для яких вони були безпосередньо виміряні. Використання закону Больцмана дозволяє виміряти сумарне випромінювання, яке посилає тіло приймачеві, враховуючи величину тілесного кута випромінювання, втрати на відбивання і поглинання у приладі тощо. Будова цих так званих радіаційних пірометрів зводиться до можливості проектувати зображення джерела на приймач апарата так, щоб приймач завжди був покритий зображенням джерела, і випромінювання входило у прилад під постійним тілесним кутом, визначеним будовою самого приладу.

102.Лазери.

Ла́зер— пристрій для генерування або підсилення монохроматичного світла, створення вузького пучка світла, здатного поширюватися на великі відстані без розсіювання і створювати винятково велику густину потужності випромінювання при фокусуванні (108 Вт/см² для високоенергетичних лазерів). Лазер працює за принципом, аналогічним принципові роботи мазера. Лазери використовуються для зв'язку (лазерний промінь може переносити набагато більше інформації, ніж радіохвилі), різання, пропалювання отворів, зварювання, спостереження за супутниками, медичних і біологічних досліджень і в хірургії.

Інша назва лазера — оптичний квантовий генератор.

Будова лазера

Активне середовище (серце лазера)

Система накачки (джерело енергії)

Оптичний резонатор (система дзеркал)

Лазер — джерело світла. У порівнянні з іншими джерелами світла лазер має низку унікальних властивостей, пов'язаних з когерентністю і високою спрямованістю його випромінювання. Випромінювання «нелазерних» джерел світла не має цих особливостей.

«Серце лазера» — його активний елемент. В одних лазерів це кристалічний або скляний стрижень циліндричної форми. В інших — запаяна скляна трубка, всередині якої перебуває спеціально підібрана газова суміш. В третіх — кювета зі спеціальною рідиною. Відповідно розрізняють лазери твердотільні, газові й рідинні.

При нагріванні будь-яке тіло починає випромінювати тепло. Однак випромінювання теплового джерела поширюється в усіх напрямках, тобто заповнює тілесний кут 4π стерадіан. Формування спрямованого пучка від такого джерела, здійснюване за допомогою системи діафрагм або оптичних систем, що складаються з лінз і дзеркал, завжди супроводжується втратою енергії. Жодна оптична система не дозволяє одержати на поверхні освітлюваного об'єкта потужність випромінювання більшу, ніж у самім джерелі світла.