§6.2. Излучение реальных тел, тепловые источники

Излучение реальных тел зависит от физических свойств и определяется главным образом поглощательной способностью. По спектральному составу излучения все тела делятся с селективным (избирательным) и серым излучением. Более всего селективность излучения выражена у газов.

Если спектральное распределение излучения подобно распределению для АЧТ, то такое излучения называется серым. В относительно узких интервалах длин волн многие тела могут рассматриваться как серые.

Для характеристики излучательных свойств серого тела используют понятие относительной излучательной способности. Оно называется также коэффициентом черноты и равно:

. (6.5)

Спектральным коэффициентом черноты называется величина:

. (6.6)

При расчетах оптоэлектронных приборов часто приходится пользоваться зависимостями Планка (6.2). Для упрощения расчетов применяют единую изотермическую кривую, получающуюся в формуле Планка при замене переменных.

; (6.7)

Единая изотермическая кривая показана на рисунке 6.2.

Для того чтобы перейти от единой изотермической кривой к кривым Планка необходимо:

• определить из (6.4);

• определить

• для требуемых определить ;

• по единой изометрической кривой найти ;

• определить для каждого : .

В качестве источников излуче­ния ИК диапазона применяются штифт Нернста и глобар.

Штифт Нернста пред­ставляет собой цилиндриче­ский стержень, спрес­сованный из двуокиси циркония и окиси иттрия. Разогретый до 400С он ста­но­вится про­водником и в дальнейшем ра­зогревается за счёт пропускания тока до темпе­ратуры 1000 К. Штифт Нерн­ста применяется в диапазоне 214 мкм и имеет время ра­боты 2001000 ч.

Г лобар представляет собой цилиндрический стержень из карбида кремния. Под напря­жением 80100 В глобар разогревается до темпера­туры 750 К и имеет сравнительно равномер­ную зависимость в области спектра 214 мкм. Коэффициент черноты глобара равен 0.8.

Для ИК аппаратуры применяются также модели АЧТ изготавли­вающиеся в виде полос­тей различных форм, на внутренней поверхно­сти которых укладываются обмотки для электроподогрева.

Широкое распространение получили лампы накаливания. Источ­ником излучения в электрической лампе накаливания является раска­лённая вольфрамовая нить. Лампы накалива­ния имеют широкий спек­тральный диапазон 0.32 мкм и непрерывный характер свечения.

Максимум излучения вакуумной лампы накаливания при темпе­ратуре вольфрамовой нити 2500 К находится в области 1,15 мкм, а у газонаполненных ламп при температуре нити 2900 К – 1.0 мкм. У ламп накаливания на видимую часть спектра приходится 712% лучи­стой энергии, а боль­шая часть излучения приходится на ИК диапазон.

Для увеличения светоотдачи и срока службы колбы ламп накали­вания заполняют газо­образными соединениями галогенов. Присутст­вие галогена уменьшает скорость испарения вольфрама, что позволяет увеличить температуру нити накала. В качестве наполнителей ис­поль­зуются пары йода и соединения брома.

Естественным источником излучения является Солнце. Спектр излучения Солнца за пределами земной атмосферы примерно совпа­дает со спектром излучения чёрного тела, имею­щего температуру 6000 К. До поверхности Земли от Солнца через атмосферу доходит из­лучение с длинами волн от 0.3 до 3 мкм. В приземном слое атмосферы Солнце эквивалентно чёрному телу с температурой 5600 К.