Оптическая пирометрия. Пирометр с исчезающей нитью.
Оптическая пирометрия. Пирометр с исчезающей нитью. - раздел Математика, Законы геометрической оптики.Их обоснование с точки зрения теории Гюйгенса Для Сильно Нагретых Тел Измерения Температуры При Помощи Термоэлементов, Боло...
Для сильно нагретых тел измерения температуры при помощи термоэлементов, болометров не особенно достоверны. Таким образом, единственным надежным способом измерения температуры являются способы, основанные на законах черного излучения..
Радиационные пирометры и радиационная температура.
Считая постоянные законов Больцмана () и Вина (b) надежно установленными, мы можем, пользуясь ими, измерять и более высокие температуры, чем те, для которых они были непосредственно измеряны. При использовании закона Больцмана надо со всеми предосторожностями измерить суммарное излучение, посылаемое к приемному аппарату, учитывая величину телесного угла, действующего излучения, потери на отражение и поглощение в приборе. Устройство этих так называемых радиационных пирометров сводится к возможности проектировать изображение источника на приемник аппарата так, чтобы приемник s всегда был полностью покрыт изображением источника и излучение входило в прибор под постоянным телестным углом, определяемым размерами прибора.
В качестве приемника в радиационных пирометрах чаще всего применяют термопару или болометр, но существуют также пирометры с биметаллической спиралью, изгибающейся при нагревании, с газовым термометром и т.д. Если исследуется не черное тело, то показания дают радиационную температуру , под которой понимают температуру такого черного тела, суммарная радиация которого равна радиации изучаемого тела.
Между истинной температурой тела и его радиационной температурой можно установить связь, если известно отношение суммарной испускательной способности измеряемого тела к испускательной способности черного тела при той же температуре, т.е.
Зная и радиационную температуру нагретого металла можно найти истинную температуру из соотношения . Т.к. всегда меньше единицы, то радиационная температура тела всегда меньше его истинной температуры.
Цветовая температура и распределение энергии в спектре излучающего тела.
Если найдено распределение энергии в спектре черного тела, то известно положение максимума на кривой энергии и температуру можно определить на основании закона смещения Вина при помощи соотношения
Если излучающее тело не является черным, применение формулы Вина не имеет смысла. Иногда распределение энергии в спетре таких тел можно отождествить с распределением энергии некоторого черного тела температуры . В этом случае излучающее тело имеет такой такой же цвет, как черное тело температуры . Нередко называют определенную таким образом цветовой температурой тела.
Для тел, характер излучения которых сильно отличается от излучения черного тела понятие цветовой температуры не имеет смысла, ибо цвет таких тел можно только очень грубо воспроизвести при помощи черного тела. В тех случаях, когда определение цветовой температуры возможно для ее отыскивания необходимо произвести исследование распрелеления энергии в спектре при помощи соответствующих спектральных приборов.
Для нахождения истинной температуры по цветовой температуре нечерного цвета надо знать монохроматическую испускательную способность его для разных длин волн.
Яркостная температура и пирометр с исчезающей нитью.
Найболее распространенный способ оптического определения темпаратуры основывается на сравнениии излучения нагретого тела в одном определенном спектральном участке с излучением черного тела с той же длиной волны.
Оптический пирометр с исчезающей нитью состоит из зрительной трубы с объективом О1 и окуляром О2. Труба наводится на источник излучения. Изображение спирали получается в фокальной плоскости объектива О1. В этой же точке получается электрическая лампочка. L.Красный светофильтр СК пропускает почти монохроматичевкий свет исследуемого источника и лампы. Эталонная лампочка питается током от аккумуляторной батареи. Накал нити регулируется мостом R по средствам кольца К, находящегося на передней части пирометра. Падение напряжения на лампочке регулируется вольтметром V, вмонтированный в пирометр. СО – ослабляющий светофильтр.
При измерении температуры регулируют ток в нити до тех пор, пока последняя не исчезает на фоне изображения. При этой силе тока I яркости излучения нити и источника для нм. совпадают и их испускательные способности. Если бы источник был черным телом, то найденая температура характеризует температуру черного тела, имеющего для н.м. ту же яркость, что и излучаемое тело при условиях наблюдения. Поэтому носит название яркостной температуры источника.
Связь между яркостной и истинной температурами: , где
В зависимости от метода наблюдения мы определяем оптически одну из трех условных температур: радиационную (), цветовую () или яркостную ().
А. Эйнштейн в 1905г. показал, что явление фотоэффекта и его закономерности могут быть объяснены на основе предположенной им квантовой теории фотоэффекта. Согласно Эйнштейну, свет частотой υ не только испускается, как это предполагал Планк, но и распространяется в пространстве и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых ε0=hυ. Таким образом, распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся со скоростью с распространение света в вакууме. Эти кванты электромагнитного излучения получили название фотонов. Опыт Вавилова: в неосвещённой комнате с небольшим отверстием в стене, находится человек. С другой стороны отверстие закрыто клиньями так, что не пропускает свет. Сначала клинья выведены на максимальную толщину. Затем с малой скоростью разводятся клинья и через некоторое время человек воспринимает вспышку, и подают сигнал. При ещё меньшей толщине фотоны идут потоком.
Позже был проведён опыт Бате: бралась абсолютно зеркальная система и источник. Если направить слабый световой поток, то окажется , что отражатель будут давать сигнал на ленту. Сигналы попадают на обе стороны ленты относительно отражателя, но они не совпадают. Если это была волна, то сигналы с обеих сторон совпадали.
Интерференция в тонких пленках.
При падении световой волны на тонкую прозрачную пластину происходит отражение от обеих поверхностей. В результате возникают две световые волны, которые при известных условиях могут интерферировать.
ЯВЛЕНИЕ ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ. СВЕТОВОДЫ.
Пусть луч падает на границу раздела двух сред. С увеличением угла падения увеличивается угол преломления до тех пор, пока при некотором угле падения i1=p¤2угол преломления не окажется равным p¤2. У
Применение интерференции. Интерферометр Майкельсона.
Явление интерференции света используется в ряде весьма точных измерительных приборах, получивших название интерферометров. Рассмотрим интерферометр Майкельсона.
Монохроматический свет от и
Применение интерференции. Интерферометр Фабри-Перо.
Явление интерференции применяется для обнаружения дефектов, либо для определения качества обработки поверхности, либо для определения показателей преломления с очень высокой степенью точности. Для
Просветление оптики.
Интерференция при отражении от тонких пленок лежит в основе просветления оптики. Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы сопровождается отражением примерно 4% падающего света.
Бизеркало Френеля
Свет от точечного источника S падает на два плоских зеркала m1C m2C расположенных перпендикулярно плоскости рисунка и соединенных по линии С. Угол между плоскостями зеркал оче
Дифракция рентгеновских лучей. Условия Вульфа-Брэггов.
Пространственной, или трехмерной, дифракционной решеткой называется такая оптически неоднородная среда, неоднородности которой периодически повторятся при изменении всех трех пространственных коорд
Физические принципы получения и восстановления голограммы.
Голография – это безлинзовое получение и последующее восстановление оптического изображения путём востановления волнового фронта. Экспериментальное воплощение и дальнейшая разработка этого способа
Интерференция поляризованных лучей.
Если на двояко преломляющую пластинку вырезанную вдоль оптической оси падает поляризованный свет, то вектор E, который образует какой то угол
Фазовые пластинки
Пластинки, вырезанные вдоль оптической оси видимого луча, преломление не наблюдается, однако в пластинке распространяются два фронта волн, между которыми на выходе из пластинки между ними появляетс
Анализ поляризованного света. Закон Малюса.
Анализ поляризованного света предполагает, что нужно ответить на два вопроса: 1) является ли свет поляризованным? 2)если он поляризован, так какому виду поляризации он относится?
Для ответ
Закон Малюса.
Допустим, что два поляризатора поставлены другь за другом, так что их оси ОА1 и ОА2 образуют между сабой некоторый угол. Первый поляризатор пропустит свет, электрический векто
Вращение плоскости поляризации. Поляриметр-сахариметр.
При прохождении линейно поляризованного света, через некоторые вещества, называемые оптически активными, плоскость поляризации света поворачивается вокруг направления луча (кристаллы, чистые жидкос
Рассеяние света. Степень поляризации рассеянного света.
Рассеянием света называется явление преобразования света веществом, сопровождающееся как несобственное свечение вещества.
Природа рассеивания света. Распростр- ся в среде свет (эл/м
Эффект Доплера в оптике.
Согласно принципу относительности Эйнштейна, уравнение световой волны во всех инерциальных системах отсчёта одинаково по форме. Используя преобразования Лоренца, можно получить уравнение волны, пос
Тепловое излучение.
Тепловым излучением называется излучение нагретых тел. Все тела обладают тепловым излучением. Основная особенность теплового излучения – равновесность (тепловое излучение – это единственное равнове
Интерференция фотонов.
Описываются интерференционные опыты при малых интенсивностях светового потока, из которых делается вывод о существовании явления интерференции при наличии лишь одного фотона. Обсуждается интерпрета
Корпускулярная интерпретация опытов Юнга.
При наблюдении опыта Юнга, интенсивность интерференционной картины в точках экрана не равна сумме интенсивностей от щелей по отдельности. Отличие обуславливается разностью фаз волн от щелей. Отсюда
Фотоэффект.
Фотоэффект был открыт Герцем в 1887. Изучен был Столетовым.
Явление вырывания электронов с поверхности металлов под действием света получило название фотоэффекта.
Экспериментал
Эффект Комптона.
Гамма фотон рассеивается на электрон и электрон приобретает импульс и в результате рассеянный
Спектры щелочных элементов.
Щелочные металлы одновалентны и их сравнительно легко ионизировать. Если атом щелочного металла имеет всего z электронов, то можно утверждать, что z-1 электронов образуют структуру атома благородно
Дублетная структура спектров щелочных элементов.
При анализе спектров щелочных металлов с помощью спектроскопических приборов обнаруживается, что каждая из линий излучения в действительности расщепления на две линии, т. е. Является дублетом. Расщ
Опыт Штерна и Герлаха.
С помощью опыта Штерна (1922) и Герлаха (измерение магнитного момента атома) было обнаружено пространственное квантование. Электрон вращается по замкнутой орбите (круг или эллирс) и должен иметь ма
Эффект Зеемана.
В 1896 г. Зееману при помощи значительно более мощных полей и тонких спектральных приборов удалось обнаружить, что при помещении источника света между полюсами электромагнита спектральные линии исп
Молекулярные спектры.
Строение молекул и свойства их энергетических уровней проявляются в молекулярных спектрах – спектрах излучения (поглощения), возникающих при квантовых переходах между уровнями энергии молекул. Спек
Комбинационное рассеяние света.
Природа рассеяния света:
Распространяющийся свет в среде (электро-магнитная волна) воздействует на молекулы среды, которые поглощают энергию этой волны в определенном диапазоне част
Люминисценция. Определение. Правило Стокса.
В природе давно известно излучение, отличное по своему характеру от всех известных видов излучения (теплового излучения, отражения, рассеяния света и т. д.). Этим излучением является люминесцентное
Нелинейная оптика.
Явления преломления и отражения света с молекулярной точки зрения рассматриваются как результат интерференции падающей волны и вторичных волн, испускаемых молекулами среды благодаря вынужденным кол
Энергетический эффект ядерных реакций.
Ядерная реакция характеризуется энергией ядерной реакции Q, равной разности конечной и исходной пар в реакции. Если Q<0, то реакция идет с поглощением энергии и называется эндотермической
Цепная реакция деления.
В ядерной реакции осколки деления в момент своего образования обладают избытком нейтронов над протонами. Избыточные нейтроны, испускаемые осколками, называются нейтронами деления. Число их может бы
Космическое излучение.
В результате многочисленных экспериментов установленно что осмические лучи приходят на поверхность со всех сторон, причём не удалось обнаружить на небесной сфере какую-либо точку, или ибласть, из к
Эффект Мессбауэра.
Все возбуждённые энергетические уровни ядра имеют значения энергия, определяемой из соотношения неопределенностей:
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
) и Вина (b) надежно установленными, мы можем, пользуясь ими, измерять и более высокие температуры, чем те, для которых они были непосредственно измеряны. При использовании закона Больцмана надо со всеми предосторожностями измерить суммарное излучение, посылаемое к приемному аппарату, учитывая величину телесного угла, действующего излучения, потери на отражение и поглощение в приборе. Устройство этих так называемых радиационных пирометров сводится к возможности проектировать изображение источника на приемник аппарата так, чтобы приемник s всегда был полностью покрыт изображением источника и излучение входило в прибор под постоянным телестным углом, определяемым размерами прибора.
, под которой понимают температуру такого черного тела, суммарная радиация которого равна радиации изучаемого тела.
и радиационную температуру нагретого металла можно найти истинную температуру из соотношения 
. Т.к. 
и температуру можно определить на основании закона смещения Вина при помощи соотношения 
. В этом случае излучающее тело имеет такой такой же цвет, как черное тело температуры 
с излучением черного тела с той же длиной волны.
нм. совпадают и их испускательные способности. Если бы источник был черным телом, то найденая температура характеризует температуру 
черного тела, имеющего для 
н.м. ту же яркость, что и излучаемое тело при условиях наблюдения. Поэтому 
, где 
Новости и инфо для студентов