Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПИПиИПвСОБ / ПИПиИПвСОБ / 1Весь конспект! Бегун Анастасия 012501.doc
Скачиваний:
339
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
5.02 Mб
Скачать

3.12.3.1 Излучающая способность

Излучающая способность среды является функцией ее диэлектрической проницаемости и, следовательно, коэффициента преломления п. Максимальная излучающая способность равна 1. Она соответствует, так называемому, черному телу — идеальному источнику электромагнитных излучений. Причиной такого названия является внешний вид объектов при нормальной комнатной температуре. Если тело является непрозрачным (γ=0) и ничего не отражает (ρ = 0), то согласно уравнению (3.134) оно представляет собой идеальный источник и поглотитель электромагнитных излучений (поскольку α = ε). Однако следует отметить, что излучающая способность объекта, как правило, зависит от длины волны излучений (рис. 3.44). Например, белый листок бумаги в видимом диапазоне спектра обладает очень хорошей отражающей способностью и почти не излучает видимого света. Однако в дальнем ИК диапазоне его отражающая способность значительно уменьшается, а излучающая способность наоборот возрастает до 0.92, что делает белую бумагу хорошим источником ИК излучений. Полиэтилен, широко используемый для изготовления линз дальнего ИК диапазона, сильно поглощает (излучает) волны очень узкого диапазона: в окрестностях длин волн, равных 3.5, 6.8 и 13 мкм, а в других областях спектра он является прозрачным (неизлучающим) материалом.

Для неполяризованного света дальнего ИК диапазона, направленного перпендикулярно поверхности, можно записать следующее выражение для коэффициента излучения:

(3.139)

Все неметаллические материалы являются очень хорошими источниками диффузионного теплового излучения, обладающими практически постоянной излучающей способностью в пределах телесного угла ±70°, определяемой уравнением (3.139). За границами этого угла вплоть до 90° коэффициент излучения стремительно падает. В окрестности 90° он равен практически 0. На рис. 3.45А показана типичная для неметаллических материалов диаграмма направленности излучений в воздухе. Следует подчеркнуть, что все вышесказанное справедливо только для длин волн дальнего ИК диапазона спектра, и совсем несправедливо для волн видимого света.

Рис. 3.45. Диаграммы направленности излучений для неметаллических материалов (А) и полированных металлов (Б)

Металлы ведут себя совсем по-другому. Их излучающая способность сильно зависит от способа обработки поверхности. Как правило, хорошо отшлифованные металлы плохо излучают в пределах телесного угла ±70°, а при больших углах их излучающая способность значительно возрастает (рис. 3.45Б). Это означает, что даже очень хорошие зеркала плохо отражают при углах в окрестности 90° от нормали. В Приложении приведены типичные значения коэффициентов излучения некоторых материалов для температур в диапазоне О...ЮО°С.

В отличие от большинства твердых тел газы во многих случаях являются прозрачными для теплового излучения. Они поглощают и испускают излучения только определенного узкого спектрального диапазона. Некоторые газы, такие как 02, N2 и другие, состоящие из симметричных неполярных молекулярных структур, пропускают электромагнитные волны только при низких температурах, тогда как С02, Н20 и углеводородные газы излучают и поглощают волны в более широком диапазоне. При попадании ИК света в слой газа его поглощающая способность падает по экспоненте, подчиняясь закону Ламберта-Бера:

(3.140)

где Ф0 — падающий тепловой поток, Фх — поток на глубине х, а αλ — спектральный коэффициент поглощения. Это отношение также называется монохроматическим коэффициентом пропускания (проницаемостью) γλ определенной длины волны λ . Если отражающая способность газа равна нулю, его коэффициент излучения определяется в виде:

(3.141)

Следует подчеркнуть, что поскольку газы поглощают излучения только в узком спектральном диапазоне, коэффициенты излучения и пропускания соответствуют конкретным длинам волн. Например, водяной пар имеет высокий коэффициент поглощения на длинах волн 1.4, 1.8 и 2.7 мкм и является практически прозрачным на длинах волн 1.6, 2.2 и 4 мкм.