Тепловое излучение. Фетисов И.Н - 7 стр.

       МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОГО
                                    ИЗЛУЧЕНИЯ
В работе изучаются законы Кирхгофа и Стефана-Больцмана, находится значение σ, измеряется
прозрачность ряда материалов для ИК (инфракрасного) излучения.
                                                    Для черного тела запишем (см. форму-
                                                                                4
   излучатель                приемник               лы (1), (11)) Фполн= Sизл σТ или. Что-
                                                    бы найти σ, надо для черного тела
                                                    площади Sизл измерить температуру Т
                                                    и полный поток излучения Фполн (по
                                                    всем направлениям и частотам), при-
                        Ω                           чем в определенных (абсолютных)
                                                    единицах-ваттах. Такого рода измере-
                                             U      ния относятся к абсолютным измере-
              Sизл                     Sпр          ниям и представляют определенную
                                                    сложность.
                     L                              Для черного тела полный поток излу-
                                                    чения в полусферу Фполн можно найти,
                                                    если измерить поток Ф в небольшом
                   Рис. 7
                                                    телесном угле Ω и воспользоваться за-
                                                    коном Ламберта, т.е. известной зави-
                                                    симостью излучения от угла (см. фор-
                                                    мулу (5) и рис. 2).
                              n                     Принципиальная схема измерений дана
                                                    на рис. 7. Излучатель площади Sизл,
       dS                  θ                        имеющий лучистость (энергетическую
                                  dΩ
                                           Sпр      яркость) B и излучательность R, дает
                                                    полный поток излучения по всем на-
                                                    правлениям (см. формулы (1),(6))
                                                          Фполн= Sизл R = π Sизл B    (14)
                                                     Излучение измеряется приемником с
          Sизл
                                                    площадью приемного элемента Sпр.
                                                    Поток излучения с поверхности dS, в
                                                    телесном угле dΩ, под углом θ (рис.8)
                           Рис.8                    равен (см. формулу (5))
                                                             dΦ =B cosθ dSdΩ.
Поток излучения Φ в телесном угле Ω падающий на приемник, равен
                             dΦ = B     ∫ ∫ cos θdSdΩ
                                       S изл R
                                                                                      (15)

 где интегрирование производится по площади излучателя Sизл и по всем углам в направлении
приемника. Интеграл находится просто для случая, когда линейные размеры излучателя и при-
емника малы по сравнению с расстоянием L между ними. Тогда угол θ мал (cosθ ≈1), телес-
                         2
ный угол равен Ω= Sпр/L и из (15) получим:
                             Фполн= Sизл ΩB = (Sизл Sпр / L2) B                       (16)
Напомним, что телесный угол с вершиной в центре сферы равен отношению площади, выре-
заемой образующими угла на поверхности сферы, к квадрату радиуса сферы.
Исключая B из (14) и (16), получим искомое соотношение между потоками: