Физические методы исследования. Семинарские занятия. Часть 2. Стариковская С.М. - 13 стр.

1.2     Оптические методы измерения температуры.
В переводе с греческого “pyr” означает “огонь”, “metreo” – “измеряю.” Под тер-
мином “пирометрия” объединяют совокупность методов бесконтактного (опти-
ческого) измерения температуры, основанных на контроле теплового излучения
тел. Интенсивность теплового излучения резко падает с температурой, поэтому
при температурах ниже 10000 C пирометры применяются в качестве вспомога-
тельного средства измерений. При более высоких температурах они становятся
главными, а при T > 30000 C – практически единственными средствами изме-
рения.
   Основное условие применимости метода пирометрии заключается в том, что
излучение тела должно быть тепловым, то есть его излучение не должно зави-
сеть от природы тела и описываться формулой Планка. Как правило, нагретые
до высоких температур твердые тела и жидкости подчиняются этом условию,
что же касается газов, в каждом чстном случае необходима проверка данного
условия. Так, излучение однородного слоя плазмы будет описываться форму-
лой Планка в случае, когда распределения молекул, атомов, ионов и электронов
плазмы по скоростям – Максвелловские, заселенности возбужденных уровней
подчиняются закону Больцмана, причем во всех распределениях температура
одна и та же. Такое состояние плазмы называется термическим равновесием.
При этом, помимо вышеперечисленных условий, необходимо, чтобы плазма бы-
ла пространственно однородной. Детали измерения температур в неравновес-
ных средах будут рассмотрены в следующем семинаре, а сейчас вернемся к
описанию равновесного излучения.

1.2.1   Равновесное излучение
Равновесное излучение характеризуется сплошным спектром излучения, а рас-
пределение яркости излучения по длинам волн задается, как было отмечено
выше, формулой Планка. Выведем эту формулу. Рассмотрим атомную систему
с двумя энергетическими уровнями. Пусть система находится в термодинами-
ческом равновесии. Это означает, что все прямые процессы скомпенсированы
обратными. Согласно Эйнштейну, возможны 3 типа оптических переходов меж-
ду уровнями (рис. 1.2): спонтанное излучение с вероятностью A21 , вынужденное
излучение с вероятностью B2 1uν и поглощение.




                         Рис. 1.2: Двухуровневая система.



                                       13