Навигация
Джерела і приймачі оптичного випромінювання
17181
знак
1
таблица
0
изображений
ДЖЕРЕЛА І ПРИЙМАЧІ ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
1. Теплове випромінювання
Однією з форм енергії є оптичне випромінювання, виникнення якого пов'язане із зміною енергетичних станів електронів в атомі, а також з коливальним або обертальним рушенням молекул, що входять до складу випромінюючого тіла. Оптичне випромінювання включає теплове (температурне) і люмінесцентне випромінювання.
Під тепловим випромінюванням розуміють випромінювання, яке виникає внаслідок теплового збудження атомів і молекул. Воно випускається всіма тілами при температурах, відмінних від абсолютного нуля, і характеризується температурою тіла. Теплове випромінювання твердих і рідких тіл має безперервний спектр. Люмінесцентне випромінювання виникає при збудженні атомів і молекул речовини за рахунок будь-якого вигляду енергії, крім теплової, наприклад, енергії хімічних реакцій, електричного струму і т.д. Теплове і люмінесцентне випромінювання є некогерентний і розповсюджуються в просторі у різних напрямах. Одночасно з випущенням випромінювання кожне тіло поглинає падаюче на нього випромінювання, внаслідок чого встановлюється рівноважна температура. Спектральні випромінювальні властивості тіл характеризуються спектральною щільністю енергетичної світності, а поглинальні властивості – спектральним коефіцієнтом поглинання, який показує, яка частина падаючого на поверхню тіла монохроматичного потоку випромінювання при певній температурі 
і довжині хвилі 
поглинається. Тіло, що повністю поглинає весь падаючий потік незалежно від напряму падіння, спектрального складу і поляризації випромінювання, називають чорним тілом. Випромінювання цього джерела підкоряється законам, які застосовуються також для розрахунку випромінювання реальних тіл з використанням поправочних коефіцієнтів.
Кількісний зв'язок між процесами випущення і поглинання енергії випромінювання для будь-якого тіла встановлює закон Кирхгофа. Згідно з цим законом для певної довжини хвилі при даній температурі відношення спектральної щільності енергетичної світності 
до спектрального коефіцієнта поглинання 
є величина постійна для будь-яких тіл незалежно від їх природи і форми:
.
Оскільки для чорного тіла 
, то із закону Кірхгофа випливає, що спектральна щільність
,
тобто чим вище коефіцієнт поглинання тіла, тим кращим випромінювачем воно є.
Розподіл енергії в спектрі випромінювання чорного тіла описується законом Планка:
, (1)
де 
- постійна, рівна 
; 
- постійна, рівна 
; 
- основа натурального логарифма.
Криві розподіли спектральної щільності енергетичної світності, розраховані по формулі Планка, представлені на рис. 1. Для цих кривих довжина хвилі 
в мікрометрах, відповідна найбільшій спектральній щільності
; (2)
. (3)
Закон Стефана Больцмана описує залежність між енергетичною світністю 
чорного тіла і його температурою:
,
де 
. Оскільки випромінювання чорного тіла підкоряється закону Ламберта, то
.
Для обчислення спектральної щільності енергетичної світности формулу (1) записують з використанням відносних величин 
і 
:
, (4)
де 
; 
.
Формулу (4) називають рівнянням єдиної ізотермічної кривої, яка може бути представлена у вигляді єдиного графіка або таблиці значень 
. Користуючись цими даними, можна визначити 
для будь-якої довжини хвилі і температури. Для обчислення за формулами (2), (3) розраховують і 
. Знаючи , з таблиці або графіка знаходять , а потім визначають 
.
У природі чорних тіл не існує. Реальні випромінювачі, у яких 
, звичайно розділяють на тіла з селективним (виборчим) випромінюванням і тіла з сірим випромінюванням. Для характеристики наближення випромінювання реального тіла при даній температурі до випромінювання чорного тіла при тій же температурі вводиться інтегральний 
і спектральний 
коефіцієнти випромінювання:
; 
, (5)
де , 
, 
, - відповідно енергетична світність і спектральна щільність енергетичної світності реального і чорного тіл.
Значення і 
для різних випромінювачів визначаються експериментально.
Похожие работы
... електронного пристрою, то для порівняння різних приймачів поріг чутливості нормують, приводячи до одиничної площі і одиничної смуги пропущення: . На практиці для порівняння приймачів випромінювання використовують характеристику , зворотну , звану виявленою здатністю: . Інерційні властивості приймача характеризуються постійною часу і частотною характеристикою. Постійною часу приймача ...
... Відповідно до технічного завдання до дипломного проекту потрібно спроектувати високошвидкісну волоконно-оптичну лінію внутрішньозонового зв'язку, що повинна з'єднати за кільцевою схемою міста: Одеса, Біляївка,Б.Дністровський,Татарбунари,Кілія,Ізмаїл,Рені,Болград,Арциз,ТарутинеСарата( Одеської області) Схема представлена на малюнку 2.4. Частина території одеської області, по якій буде проходити ...
... тільки оптичні кабелі. Вже закінчується будівництво міжнародної ВОЛЗ “Схід”, що проходить по території України. Для цієї ВОЛЗ використовується сучасна система передачі п’ятіркової синхронної цифрової ієрархії. Волоконно-оптичною системою передачі називається сукупність активних та пасивних пристроїв, призначених для передачі інформації на відстань по оптичних волокнах (ОВ) інакше –волоконних ...
... РВФ. Будь-яка перешкода, що порушує масоперенос, дає помилку в показаннях ВОС. На рис.3.3 показана схема роботи необоротного оптрода на кисень. Рис.3.3. Схема роботи необоротного волоконно-оптичного сенсора на кисень. Обумовлений компонент дифундує через селективну мембрану з відповідним розміром пор у порожнину, що містить іммобілізований флуоресціюючий барвник. Його світіння гаситься в ...
0 комментариев