5.5 Гипотеза Планка

14 декабря 1900 года (день рождения квантовой физики) Планку удалось получить теоретическую зависимость функции , совпадающую с экспериментом. Им было сделано предположение о том, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии (квантов), энергия которых:

или , где h – const Планка, , а - циклическая частота ( )

1) - по Рэлею-Джинсу (теория не совпадает с экспериментом – "ультрафиолетовая катастрофа")

2) - по Планку (теория совпадает с экспериментом)

Формула Планка позволяет получить все экспериментальные законы излучения абсолютно чёрного тела.

5.6 Оптическая пирометрия

Законы излучения абсолютно чёрных тел могут быть использованы для измерения температур раскалённых тел (Т – измеряемая яркостная температура; = 0,66 мкм – красный фильтр):

1) Если известно спектральное распределение энергии нагретого тела, то определив _m, на которую приходится максимум излучательной способности и, зная постоянную Вина, можно определить температуру тела, по его, как говорят, яркостной температуре. Эта температура не совпадает с истинной температурой тела, однако, если распределение энергии в спектре излучения тела совпадают с распределением энергии в спектре абсолютно чёрного тела (так называемые – «серые» тела), то истинную температуру тела можно определить, зная поглощательную способность тела , т.к. . Для "серых" тел .

2) Наиболее распространённым способом определения Т является оптическая пирометрия (особенность этого метода заключается в том, что он является бесконтактным). В фокусе объектива пирометра помещается электрическая лампочка со специальной нитью, изогнутой в форме полуокружности. Можно подобрать такой накал нити, когда её излучаемая способность нити и тела совпадут и нить «исчезнет» на фоне поверхности нагретого тела. Показания прибора градуируются с помощью абсолютно чёрного тела, а, т.к. реальные тела не являются абсолютно чёрными (серые), то вводят соответствующие поправочные коэффициенты. Амперметр градуируется не в единицах силы тока I, а сразу в градусах t⁰C, поскольку излучаемое количество теплоты Q пропорционально температуре спирали ( - джоулево тепло, выделяющееся в спирали с сопротивлением R при протекании через неё электрического тока I ). Температура оказывается прямо пропорциональной квадрату силы тока ( I ² ).

При применении законов излучения нагретых тел необходимо помнить, что Т,К = t⁰C + 273

Оптическая схема пирометра с "исчезающей" нитью.

-(определяется, так называемая, "цветовая" температура). Для серых тел Т_ЦВ = Т_ИСТ

- (определяется, так называемая, "радиационная" температура ). Т_ИСТ > Т_РАДИАЦ

- (определяется, так называемая, "яркостная" температура) Т_ИСТ > Т_ЯРК